• 한국항공우주학회지
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• 제34권9호
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• pp.1-10
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• 2006

본 연구에서는 낮은 비속도에서 작동하는 소형터보임펠러에서 베인의 형상을 최적화하여 출구에서 높은 양정을 얻기 위한 연구를 수행하였다. 임펠러의 설계점에서 비속도는 SI 단위로 4.0이며 임펠러의 외경은 56mm이다. 최적화를 수행할 때 임펠러의 외경을 고정하여 펌프의 부피를 제한하였으며 임펠러 내부의 설계변수를 변경하면서 목적함수인 양정을 극대화하였다. 설계변수는 베인의 형상설계와 관련이 있는 8개의 설계변수를 사용하였으며, 최적화를 위한 방법으로는 반응면법을 사용하였다. 내부유동장의 계산은 상용코드인 CFX-10을 사용였으며, 최적화된 임펠러에서 얻어진 양정은 초기설계변수에 의하여 설계되어진 임펠러에 비하여 9.7%이상 증가하였다. 이러한 증가는 내부 유로에서의 재순환영역의 감소와 직접적인 관련이 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.70-75
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• 2006

액체로켓용 터보펌프의 설계과정에서 정확한 성능예측을 위해서 인듀서, 임펠러, 볼류트, 실 등의 펌프의 모든 부분을 포함한 유동해석을 수행하였다. 계산시간을 줄이기 위해서 인듀서와 임펠러는 주기조건을 사용하여 하나의 블레이드 통로만 해석하였으며, 인듀서와 임펠러, 임펠러와 볼류트 등의 상호작용은 정상적 해석법인 혼합면 기법을 사용하였다. 펌프의 모든 부분을 포함한 계산을 통하여 인듀서, 임펠러, 볼류트 등의 단독 유동해석을 통해서는 예측할 수 없는 펌프설계의 매우 중요한 부분인 축추력 등을 예측할 수 있었으며, 각 부품이 전체 성능에 미치는 영향을 자세히 파악할 수 있었다. 계산결과를 실험결과와 비교하였는데, 양정, 효율, 볼류트 외벽 압력분포 등에서 실험결과와 잘 일치하였다. 또한 실험으로 검증하지는 못하였지만, 축추력, 반경방향 힘 등의 예측값도 설계요구조건을 만족시키는 것으로 나타났다. 따라서 펌프의 전부분을 포함한 유동해석법은 터보펌프의 설계 및 성능예측에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.317-320
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• 2011

과산화수소와 케로신을 이용한 이원액체추진제 로켓엔진을 위한 산화제 터보펌프를 설계하였으며 수류시험을 통해 설계된 터보펌프의 작동여부를 실험하였다. 과산화수소 터보펌프의 설계조건을 결정하고 펌프의 임펠러를 설계하였다. 펌프를 구동하기 위한 터빈을 차량용 터보차저로 선정하였으며 터빈 맵을 이용하여 가스발생기를 설계하였다. 펌프, 터빈과 가스발생기를 통합하여 터보펌프 시스템을 구축하였으며 수류시험을 통해 터보펌프 시스템이 1.47 bar의 압력으로 3.4 kg/s의 유량을 공급하는 것을 확인하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제10권2호
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• pp.16-25
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• 2011

A Turbo-impeller is widely used in industries as well as in aero engines. Its design technology has been developed since the early 20th century. However, the final configuration of the impeller depends on the designers. In this study, a whole design process was introduced and an optimization method to design an impeller was studied in order to design a better impeller without influence by designers. In particular, as the Artificial Neural Network was applied to the optimization, the computational time for the optimization was equivalent to the time consumed by the gradient method and its result was guaranteed as the optimum in the whole design domain. Using this method, any impeller can be improved by selecting design variables after measuring profiles of the impeller.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.531-534
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• 2006

250kw급 MFFC용 연료전지 발전시스템에 적용 가능한 BOP 중에서 터보제너레이터 사이클을 구성하는 구심터빈의 공력설계에 관한 연구를 수행하였다. 기본적인 치수는 평균반경에서의 해석 뿐만 아니라 구심터빈에서 반경 반향으로 변화가 크게 발생하므로 출구측에서 반경반향의 변화를 고려하여 결정하였다. 기본공력설계 과정에서 결정된 구심터빈 임펠러의 자오면 기본형상과 입출구 날개각 등의 기본설계 자료를 바탕으로 임펠러의 기하학적 3차원 형상을 결정하였다. 구심터빈 임펠러의 3차원 블레이드 형상이 결정되면 일련의 CFD를 통한 원심펌프 임펠러 내부의 유동현상을 고찰함으로써 기하학적 형상의 타당성을 검토하는 반복 설계 과정을 수행하였다. 또한, 여러 회전수에 대하여 정익에서와 동익에서의 유량이 일치할 수 있도록 동익 출구의 압력을 조절하여 작동유체의 각 위치에서의 값들을 구하고 각각의 위치에 따라 적절한 손실모델을 적용하여 탈설계점에서의 성능곡선을 구하였다. CFD 해석결과, MCFC 발전시스템에 마이크로 터보제너레이터를 적용시킬 경우에 폐열을 이용하여 16kW 정도의 전력을 추가로 생산할 수 있는 것으로 나타났다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.675-679
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• 2004

• 항공우주기술
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• 제6권2호
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• pp.205-210
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• 2007

75톤급 액체 로켓 엔진용 터보펌프의 산화제펌프에 대한 로터다이나믹 설계를 수행하였다. 인듀서와 임펠러 및 베어링의 축배치는 항우연에서 개발 중인 유사한 구조를 가지는 터보펌프를 근간으로 하였고, 75톤급 산화제펌프 수력 설계에 맞추어 인류서, 임펠러의 축길이가 반영되었다. 후방 베어링으로부터 임펠러까지의 거리를 베어링 하중 설계에 대한 설계 변수로 고려하였고, 전방 베어링과 후방 베어링의 강성을 변화시키면서 회전 속도에 따른 비동기 고유진동수 해석을 수행하여 산화제 펌프의 임계속도를 고찰하였다. 베어링에 적절한 하중이 부과된다면 산화제 펌프의 임계속도는 기준속도 11,000 rpm과 비교하여 충분히 높기에, sub-critical 로터로서 기준속도 이내에서 안정적인 터보펌프의 운용이 가능하리라 판단된다.

• 항공우주기술
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• 제3권2호
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• pp.72-80
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• 2004

터보펌프를 구성하는 부분 조합체 중의 하나인 산화제 펌프의 인듀서와 임펠러에 대해서 정적 구조해석을 수행하였다. 먼저 온도, 원심력 및 압력의 영향을 각각 독립적으로 파악한 후 조합된 하중이 작용하는 경우에 대해서 인듀서와 임펠러의 거동을 살펴보았다. 설계된 형상과 재질에 대해서 구조적으로 가장 큰 영향을 미치는 요소는 온도였으며, 모든 경우에 대해서 적절한 안전 여유를 갖는 것으로 예측되었다. 하지만 진동의 영향은 고려되지 않았기 때문에 회전부와 케이싱과의 간섭 여부를 정확히 파악하기 위해서는 추가적으로 진동 해석이 수행되어야 할 것이다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2000년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.219-225
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• 2000

Primary function of a centrifugal compressor volute is to serve the flow from the impeller and diffuser to pipe system. But losses in volutes at off-design lead to poor stage efficiency and reduction of operating range. This is largely caused by the interaction between the impeller and volute flow fields. The magnitude of distortion is increased as the operating point is away from the design point and, as a result, the interaction between the impeller and volute is stronger. The objective of present study is to find the characteristics of tile flow in the diffuser and volute of the centrifugal compressor with rectangular cross-sectional volute. The measurements are carried out in two cases with the existence and nonexistence of the volute casing. The detailed pressure is presented by comparing the experimental results obtained at two cases with each others.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.5-10
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• 2010

This study is concerned with effects of impeller blade thickness on performance of a turbo blower. This turbo blower is developed as an air supply system in 250 kW MCFC system. The turbo blower consists of an impeller, two vaneless diffusers, a vaned diffuser and a volute. The three dimensional, steady state numerical analysis is simultaneously conducted for the impeller, diffuser and volute to investigate the performance of total system. To consider the non-uniform condition in volute inlet due to volute tongue, full diffuser passages are included in the calculation. The results of numerical analysis are validated with experimental results of thin blade thickness. Total pressure ratio, efficiency, slip factor and blade loading are compared in two cases. The slip factor is different in two cases and the comparison of two cases shows a good performance in thin blade thickness in all aspects.