• 한국항공우주학회지
• /
• 제37권6호
• /
• pp.527-536
• /
• 2009

캐스케이드 실험장치에 한 개의 익형을 설치하여 캐스케이드 실험이 가능한 장치벽면의 설계를 수행하였다. 장치의 폭은 피치의 160% 넓이이다. 이 경우에 실험장치 내에 다수개의 블레이드를 설치하는 경우에 비하여 소형의 장치라도 실험의 정확성이 향상되는 장점이 있지만, 피치방향으로 주기조건을 맞추기가 어렵다. 본 연구에서는 주기조건이 얻어지도록 벽면의 형상설계를 내부유동장의 결과를 바탕으로 기울기기반과 유전자알고리즘의 방식을 사용하여 벽면을 설계하였다. 이를 위하여 목적함수는 캐스케이드 익형의 표면에서 얻어진 마하수를 적용하였으며, 실험장치의 형상 조정이 가능한 14개의 설계변수를 적용하였다. 유전자알고리즘에 의한 최적화 설계방식이 향상된 결과를 보여주었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제39권8호
• /
• pp.735-743
• /
• 2011

본 연구에서는 직선형 터빈 캐스케이드 장치를 이용하여 분사영역으로 진입하고 퇴각하는 익형의 허브, 평균반경, 팁에 형성되는 표면에서의 압력을 정상상태에서 측정하였다. 익형은 축류형으로 코드가 200mm이며, 분사 노즐은 단면은 사각형으로 그 크기는 $200mm{\times}200mm$이다. 실험은 코드 기준으로 레이놀즈수 $3{\times}10^5$에서 수행되었다. 탈설계 성능을 측정하기 위하여 노즐의 설치각을 $58^{\circ}$, $65^{\circ}$와 $72^{\circ}$로 변경하면서, 노즐의 설치각 변화에 대한 익형에서 표면압 변화의 특성을 파악하였다. 또한 현절비를 1.25, 1.38, 1.67로 변경하면서 현절비 변화에 대한 익형의 표면압 변화를 측정하였다. 실험의 결과에서 익형이 분사영역으로 진입할 때 현절비가 적을수록 흡입면에서는 표면압력의 감소가 발생되었고 낮은 노즐설치각인 경우에는 역회전방향의 힘이 형성되었다. 아울러 양의 입사각으로 익형이 분사영역으로 진입할 때 흡입면의 앞부분에 낮은 압력이 형성되었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제38권9호
• /
• pp.890-899
• /
• 2010

직선형 캐스케이드 장치에서 부분분사를 받는 터빈의 작동력을 분석하기 위하여 실험 연구를 수행하였으며, 익형은 축류형으로 코드가 200mm 이다. 분사노즐은 사각형 노즐로서 $200mm{\times}200mm$ 이며, 실험은 코드기준으로 레이놀드수 $3{\times}10^5$에서 수행되었다. 익형을 회전방향으로 이동하면서 정상상태일 때 각각의 위치에 대해 익형에 형성되는 회전방향의 힘과 축방향의 힘을 측정하였다. 탈설계 성능을 측정하기 위하여 노즐의 설치각을 $58^{\circ}$, $65^{\circ}$와 $72^{\circ}$로 변경하면서, 노즐의 설치각 변화에 대한 익형의 작동력 특성을 파악하였다. 또한 현절비를 1.25, 1.38, 1.67로 변경하면서 현절비 변화에 의한 익형의 작동력 변화를 측정하였다. 실험의 결과에서 최대 회전력의 크기는 현절비의 감소에 따라 증가하였으며, 노즐의 설치각이 감소하게 될 때 회전력은 증가하였다. 축방향의 힘은 노즐 설치각이 감소하면 증가하였으며, 큰 노즐 설치각에서는 분사영역에서 역축방향의 힘이 측정되었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제37권4호
• /
• pp.415-421
• /
• 2013

본 논문은 두산중공업(주)에서 개발 중인 소형 가스터빈의 축류 터빈 설계 과정을 기술하였다. 축류터빈의 설계 과정은 크게 유로설계, 익형설계, 3D 성능 계산의 세 단계로 구성되며. 최적의 유로를 설계하기 위해 자오면의 형상, 평균 반경, 블레이드간 간격, 유로 형상각 등 여러 형상 변수에 대해 통과유동계산 및 손실계산을 수행한다. 익형 설계는 유로 설계시 스팬 방향으로 계산된 입출구 유동각을 기준으로 실험상관식을 적용하여 최적의 블레이드 개수를 결정한 후 2D 익형 단면을 설계하며 2D NS 계산을 통해 캐스케이드 유동구조를 검토하여 설계한 단면의 설계적정성을 평가한다. 설계된 2D 익형 단면을 스팬방향으로 적층하여 3D 익형을 생성하고, 다단 Euler 계산, 단익렬, 다단 NS 계산을 수행하여 3D 유동 특성을 고찰한다.

• 한국음향학회지
• /
• 제39권6호
• /
• pp.515-523
• /
• 2020

본 연구의 목표는 냉장고 기계실 냉각용 축류팬을 대상으로 익렬 분석법과 표면 돌기 형상을 이용하여 유량과 소음 성능을 향상시키는 것이다. 먼저 기존 팬 시스템의 유동 및 소음 성능을 팬 성능 시험기와 무향실에서 실험적으로 평가하였다. 다음으로 전산유체역학과 Ffowcs-Williams and Hawkings(FW-H) 방정식을 연계한 수치해석을 이용하여 유량과 소음 성능을 예측하였으며 실험 결과와의 비교를 통해 그 유효성을 검증하였다. 검증된 수치해석기법을 기반으로 유량 성능을 향상시키기 위하여 기존 팬으로부터 추출된 익형들로 구성한 2차원 익렬의 유동 성능 분석을 수행하고 양항비를 최대화할 수 있는 피치각을 도출하였다. 최적 피치각이 적용된 축류팬의 수치해석을 실시하여 향상된 유량 성능을 확인하였다. 향상된 유량 성능을 바탕으로 추가적인 소음 성능을 개선하기 위해 표면 돌기 형상을 팬 압력면에 적용한 팬 날개를 도출하였으며 수치적으로 유동 소음의 저감을 확인하였다. 마지막으로 유량 및 소음 성능 개선 축류팬을 제작하여 검증 실험을 통해 유량 및 소음 성능이 향상됨을 확인하였다.