• 한국항공우주학회지
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• 제35권4호
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• pp.275-280
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• 2007

터빈스테이지는 정익과 동익으로 구성되어 있다. 정익은 동익이 필요한 축 파워를 내도록 입구조건을 만들어준다. 정익 끝단에서 발생된 후류는 동익과 간섭을 일으킨다. 본 연구에서는 이러한 정익 동익간의 간섭현상을 고찰하였다. 정익과 동익의 간격이 큰 경우, 유동해석은 독립적으로 수행 될 수 있다. 정익 주위의 유동을 해석한 후, 발생되는 후류특성을 계산하여 동익의 유동해석에 포함시키었다. 정익에서 발생된 후류는 동익에 접근함에 따라 구부러지고 절단되며 흐름방향으로 연장되는 특성을 가지고 있다. 또한 정익과 동익 간격 영향을 고찰하였으며 그 간격이 가까울수록 후류의 압력 피크로 인한 압력 및 양력손실이 커짐을 알 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권4호
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• pp.99-105
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• 2002

본 연구에서는 정익과 동익간의 축방향 간격을 달리하여 축류형 터빈에서의 성능시험을 수행하였다. 실험에 사용된 터빈은 저압저속터빈으로써 평균반경에서 반동도가 0.373이며 축류형 3차원 단단터빈이다. 터빈의 평균반경 직경은 257.56mm이며 평균반경에서 동익의 익현은 28.2mm이다. 성능시험을 위한 공기력 입력장치로는 풍동이 사용되었으며 풍동의 터보블로워 동력은 30kW로써 290mmAq의 정압력에서 $340m^3$/min의 공기량을 보낼 수 있다. 터빈에서의 회전수 및 출력은 터빈 축에 직결식으로 연결된 다이나모메터에서 제어되었다. 실험에서 축방향 간격조정은 평균반경에서의 정익 축방향 익현의 1/4에서 3배까지 변경하여 총 9개의 성능시험을 수행하였다. 같은 무차원 유량과 RPM에서 축방향의 간격에 따른 효율의 변화는 최대 8%이내지만 최고효율을 얻게되는 축방향 간격은 1.6-1.9Cx 였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.819-824
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• 2000

The flow inside an axial turbomachinery must be unsteady. Rotor-stator interaction by two blade rows influences performance, the generation of noise and vibration. So, it will be necessary to study the rotor-stator interaction for the design of an axial fan in which the axial gap between two blade rows is small. In this study, rotor-stator interaction is investigated by experimental methods. The research fan has one stage which consists of 24 rotor blades and 22 stator blades. Three-dimensional velocities measured using $45^{\circ}$ slanted hot wire probe and total pressure is measured using Kiel total pressure probe between rotor and stator with the axial 25%, 55%, 145% of chord length,. This study describes the influence of rotor-stator gap on the flow pattern, performance and loss. The efficiency curve show that the change of the rotor-stator gap make difference in the efficiency. And, the 3-dimensional velocity distribution show that the potential interaction between the rotor and the stator have a great effect on the flow field downstream of rotor, where there are wake flow. various vortices in hub region and leakage vortex in casing region etc.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.153-156
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• 2006

A turbine stage consists of a stator and rotor. A stator provides the required inlet flow conditions so that a rotor can produce the necessary power. Passing wakes generated at the trailing edge of a stator make an interaction with a rotor. In the present study, this interaction flow mechanism is investigated using the numerical analysis. In case of the large gap distance between the stator and rotor, the stator and rotor flow analysis can be separated. First, only the stator flow field is solved. Second, the rotor flow field is solved including the passing wake information from the stator analysis. The passing wake experiences the shearing as it approaches to the rotor leading edge. And it is chopped when it strikes the rotor body. After that, the chopped wakes becomes the prolongation as it goes downstream. Also, the aerodynamic characteristics with the variation of the gap distance between a stator and rotor was investigated. Pressure jumps due to the passing wakes result in the pressure and lift loss and it gets stronger with the closer gap distance. This unsteady effect proves to be directly related to the fatigue and noise in turbomachinery and this study would be helpful to investigate such fields.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.541-544
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• 2002

The turbine performance test of an axial-type turbine is carried out with various axial gap distances between the stator and rotor. The turbine is operated at the low pressure and speed, and the degree of reaction is 0.373 at the mean radius. The axial-type turbine consists of ons-stage and 3-dimensional blades. The chord length of rotor is 28.2mm and mean diameter of turbine is 257.56mm. The power of turbo-blower for input power is 30kW and mass flow rate is $340m^3/min\;at\;290mmAq$ static-pressure. The RPM and output power are controlled by a dynamometer connected directly to the turbine shaft. The axial gap distances are changed from a quarter to two times of stator axial chord length, and performance curves are obtained with 7 different axial gaps. The efficiency is dropped about $5{\%}$ of its highest value due to the variation of axial gap on the same non-dimensional mass flow rate and RPM, and experimental results show that the optimum axial gap is 1.0-1.5Cx.

• 한국추진공학회지
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• 제12권6호
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• pp.48-55
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• 2008

CFD 기반으로 개발한 가스터빈 엔진 모사 프로그램을 바탕으로 간단한 엔진 모델의 성능을 모사해보았다. 2D NS 코드를 사용하여 압축기와 터빈을 모사하고, lumped method 화학 평형 코드를 사용하여 연소기를 모사하였다. 압축기, 터빈에서의 동익, 정익간의 상호 비정상 유동 현상은 mixing-plane 기법으로 정상 상태 해석을 수행하였다. 이러한 방법으로 정상 작동 상태에서의 터빈 익렬의 피치 간격이 엔진에 미치는 영향을 살펴보았다. 연구 결과, 터빈의 피치 간격이 좁아질수록 압축기는 더 높은 압력에서 작동하는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.537-540
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• 2002

Flow through turbomachinery has a very complex structure and is intrinsically unsteady. Especially, recent design trend to turbomachinery with short axial spacing makes the flow extremely complex due to the interaction between stator and rotor. Therefore, it is very necessary to clearly understand the complex flow structure to obtain the high efficiency turbomachinery. So, in this paper, the effects of axial spacing on the unsteady secondary flow performance in the one stage turbine are investigated by three-dimensional unsteady flow analysis. The three-dimensional solver is parallelized using domain decomposition and Message Passing Interface(MPI) standard to overcome the limitation of memory and the CPU time in three-dimensional unsteady calculation. A sliding mesh interface approach has been implemented to exchange flow information between blade rows.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권12호
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• pp.76-82
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• 2005

본 연구에서는 축류형 마이크로터빈의 단 수를 단 단에서부터 최대 6단까지 변경하면서 각 단에서의 공력특성을 측정하였다. 실험에 사용된 마이크로터빈은 터빈입구에서 유량계수가 2.0, 부하계수가 3.25이며 유로의 평균직경이 25.8mm인 소형 축류형 다단터빈이 적용되었다. 정익과 동익의 솔리디티는 0.67~0.75 범위의 값이 적용되었으며 입구에 일정한 질유량과 전압력으로 조정한 후에 터빈의 부하를 변경하면서 탈설계 영역에서의 공력특성을 측정하였다. 본 실험에서는 단 당 최대 2kW/kg/sec의 비출력이 얻어졌으나 단수의 증가에 따라 비출력의 증가폭은 다소 완화되었으며, 토오크의 경우는 단수가 증가되면서 낮은 회전수 영역에서는 토오크의 증가폭이 일정하나 높은 회전수영역에서는 토오크의 증가폭이 둔화되었다. 블레이드의 높이에 비하여 팁간격의 영향이 크므로 터빈의 효율은 낮으나 단 수의 증가에 따라 증가가 가능하다.