축소형 액체로켓 엔진에 적용될 재생냉각유로에 대한 전산유동해석을 수행하고 결과로서 유로 내의 압력손실과 열전달률을 예측하였다. 유로의 단면적 축소/확대가 압력손실을 증가시키지만 이차유동을 유발하고 난류화를 촉진시켜 열전달률을 상승시키는 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 단면적 변화는 노즐목 부근에서 일어나는데 이는 열부하가 큰 노즐목을 보호하는데 효과적이다. 또한 유량 변화로 인한 재생냉각 장치의 정량적인 성능변화를 관찰하였다.
High efficient steam turbine stage has been developed with the help of the 3-dimensional design tool. In this stage design, the compound leaned stacking method has been adopted to reduce the secondary flow loss of a turbine passage and to increase the performance efficiency for the turbine nozzles. And the turbine buckets have been designed with the quasi-3-dimensional turbomachinery blade design method. To verify the stage design, therefore, the 3-dimensional numerical simulation of a steam turbine stage was conducted. In this design, CFX-TASCflow was employed to predict the turbulent flow of a steam turbine stage. The analysis was performed in parallel calculation using the HP N4000 8 CPUs machine. The result showed CFX-TASCflow could be used as the 3-dimensional flow analysis tool of steam turbine design.
램제트 추진기관은 압축과정을 별도의 부품 없이 형상에 의해서 감속하여 연소 압력비를 얻는다. 따라서 구동 마하수와 형상에 의해 흡입과정의 압축 효율이 결정된다. 설계점은 충분한 유량을 확보 할 수 있는 유량과 충격파 각을 조절하여 전압력 손실을 줄이도록 고려되어야 한다. 또한 연소가 일어나면 연소실 압력이 배압으로 작용하고 비행시에 받음각은 변하므로 이에 따른 성능 분석도 고려 되어야 할 사항이다. 본 연구는 국내에서 실험한 형상에 대해 수치계산을 수행하여 코드의 검증과 아울러 램제트 유동장의 수치적 시뮬레이션도 설계단계에서 하나의 도구로 이용할 수 있음을 보여준다. 실험에서는 배압 조건을 얻기 위해 유동 블록키지를 유로 내에 두어 상응하는 배압을 얻었지만 본 계산에서는 압력 경계조건을 직접 사용하였다. 유동이 비정상 특성을 가지므로 시간 정확도를 이차로 가지도록 이중시간 전진법을 사용하였다. 사용한 압력비는 충격파가 카울 끝에 닿는 임계상태에 가까운 12, 13, 14에 대해 계산을 수행하였고 부스터모드로 흡입구 끝이 막혀 있다가 램제트 모드로 바뀌어 연소실 압력이 위의 압력비라고 가정할 때의 비정상 천이 과정을 계산해 보았다. 본 계산은 흡입구 부분만을 떼어놓고 적절한 가정 하에 수행되었지만 연소실 내부도 비정상 특성을 가지므로 흡입구와 연소실을 동시에 같이 계산해야한다. 추후에 전체적인 계산을 진행하기 위한 전 단계로 흡입구 계산만을 수행하여 실험과 잘 일치하는 계산 결과를 얻었고 전체 계산을 위한 연구는 진행 중에 있다.
이젝터-디퓨저 시스템의 성능을 효과적으로 향상시키는 연구는 복잡성과 어려움을 고려하여 중요한 과제이다. 이 연구에서는, 성능 향상을 위해 이젝터-디퓨져 시스템의 이차유동 입구에 Chevron를 설치하여 재설계하였다. 이젝터 내부의 초음속 유동과 충격파를 모사하기 위해 Fluent를 사용하여 수치해석을 수행하였다. 주된 수치해석 결과로부터 Chevron은 이젝터 유동에 긍정적인 영향을 얻었다. 그리고 Chevron의 유무에 따라 이젝터 성능을 비교하였고, chevron의 최적 수는 성능 향상을 위해 설명하였다. 이젝터-디퓨져 시스템의 성능은 유인비, 압력회복 뿐만 아니라 전압손실 관점에서 분석하였다.
Effect of tip leakage flow on through flow and performance of a centrifugal compressor impeller was numerically studied using CFX-TASC flow. Seven different tip clearances were used to consider the influence of tip clearance on performance. Secondary flow and loss factor were evaluated to understand the loss mechanism inside the impeller due to tip leakage flow. The calculated results were circumferentially averaged along the passage and at the impeller exit for quantitative discussion. Tip clearance effect on Performance could be decomposed into inviscid and viscous components using one dimensional equation. The inviscid component is related with the specific work reduction and the viscous component is related with the additional entropy generation. Two components affected Performance equally. while efficiency drop was mainly influenced by viscous loss. Performance and efficiency drop due to tip clearance were proportional to the ratio of tip clearance to exit blade height. A simple model suggested in the present study predict performance and efficiency drop quite successfully.
Leakage flow through turbine blade tip gap causes strong leakage vortex near the blade suction side and induces large aerodynamic losses. In this study, the conventional plane tip and various squealer tip blades were tested in a linear cascade in order to measure the effect of the tip shape on the total pressure loss. Three tip gap clearances of 0.6%, 1.3%, and 2.0% of blade span were tested. Flow measurement was conducted at one chord downstream from the trailing edge with a five-hole probe. Results showed that the leakage vortex was stronger than passage vortex and the mass averaged overall total pressure loss through the cascade was the lowest for suction side blade tip case. For all tested cases, the area averaged overall total pressure loss was increased as the tip clearance increased.
In recent years there has been increasing interest in the issue of process centering in manufacturing process, The traditional process capability indices Cp, Cpk and Cpu are used to provide measure of process performance, but these indices do not represent the issue of process centering. A new measure of the process capability index Cpm is proposed that takes into account the proximity to the target value as well as the process variation when assessing process performance. However, Cpm only considers acceptance cost for deviation from target value within specification limits, do not includes economic consideration for rejected items. This paper proposes flexible process performance measures that considered quadratic loss function caused by quality deviation within specification limits, rejection cost associated with the disposition of rejected items, and inspection cost. In this model disposition of rejected items are considered under perfect corrective procedures and the absence of perfect corrective procedures.
마하 1.92 초음속 유동 내에서 평판, 작은 공동, 큰 공동을 사용하여 운동량비(J)에 따른 연료 혼합 실험을 수행하였다. 공동 후면 경사부는 연료의 침투거리를 급격히 증가시키며, 경사부에서 형성되는 이차원 충격파는 후류부의 충격파 구조와 혼합층에 주요한 영향을 미친다. 운동량비가 증가함에 따라(J = 0.9, 1.7, 3.4) 연료의 침투거리가 증가하지만, 후류부에서는 운동량비가 증가하더라도 연료 침투거리는 특정 지점 이상 증가하지 않았다. 큰 공동의 경우 다른 모델에 비해 좋은 혼합 효율을 보이지만 압력 손실 또한 증가하는 경향을 보인다.
The resistance coefficient and heat transfer performance are studied for the turbulent water flow in a smooth coiled tube having variable curvature ratios and a corrugated-coiled tube having a ratio of coil to tube diameter of 22. Experiments are carried out for the fully developed turbulent flow of water in tube coils on the uniform wall temperature condition. This work is limited to tube coils of R/a between 22 and 60 and Reynolds numbers from 13000 to 53000. The tube having a ratio of coil to tube diameter of 27 among the 3 smooth tube coils shows the best heat transfer performance. A corrugated-coiled tube(R/a=60) shows more excellent performance than a smooth coiled tub (R/a=60) at a similar curvature ratio. The friction factor f is sensitive to changes in the velocity profile caused by a temperature gradient. Allowance was made for the pressure loss in the short inlet and outlet lengths and due to the presence of the thermocouple inlet and outlet as a result of separate experimental on a straight tube. It is to be expected that the allowance at the exit will be somewhat too low because of secondary flow effects carried over from the coil.
본 논문에서는 가스터빈 유로의 공력열환경을 개선시키기 위해서 비축대칭 끝벽과 끝벽 경계층 판의 형상 최적화를 수행하였다. 터빈 유로 모사를 위해 $90^{\circ}$ 곡관을 이용하였다. 본 연구는 터빈 유로에서의 전압력 손실과 유로 끝벽에서의 열전달 계수를 최소화하기 위한 비축대칭 끝벽과 끝벽 경계층 판의 형상을 찾는 것이다. 최적화 과정의 효율성을 위해 근사 최적화 방식을 사용하였다. 최적화된 비축대칭 끝벽과 끝벽 경계층 판을 통해, 상당한 공력열환경 개선을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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