• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.89-95
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• 2015

터보압축기의 서지는 압축기의 불안정 운전영역으로 주로 소음과 맥동을 유발하며 수회 지속될시 압축기 시스템 전반에 걸쳐 막대한 피해를 입힌다. 압축기의 안전한 운전을 위해서는 서지현상에 대한 특성파악과 제어전략 수립이 중요하다. 서지현상의 제어는 주로 압축가스의 통과유동량 증대, 필요한 헤드 저감, 압축기 회전수 감속, 가스의 바이패스를 통하여 이루어진다. 본 연구에서는 차량용 터보차저에 서지를 유발했을 때 각 운전 구간별 발생되는 압력변동 특성을 연구하고자 한다. 서지 특성 확인을 위한 파라미터는 압축기 입구 유량과 출구 유량, 관경, 회전수 등으로 선정하였다. 입구단과 출구단 유량을 조절하여 서지 압력 변동을 조사한 결과, 출구단 보다는 입구단 유량의 급격한 변화가 서지와 압축기 내구에 더 영향이 크다는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.669-675
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• 2015

자동차용 터보차저 원심압축기의 재순환케이싱처리(RCT)부의 높이변화가 압축기의 성능에 미치는 영향이 조사되었다. 연구대상 RCT 부의 높이는 1.2mm, 1.5mm, 1.8mm 의 세가지이며, 회전수 범위는 90,000 - 150,000 rpm, 유량 범위는 0.015 kg/s - 0.08 kg/s 이다. 전압력비와 등엔트로피 효율 비교 결과, 본 수치계산은 실제압축기의 성능 제원과 최대오차 0.7%의 범위 내에서 잘 일치하였다. 해석결과, RCT 부 높이 1.2mm, 1.8mm, 1.5mm 순서로 균일 압력분포, 높은 압력비, 넓은 작동범위를 얻었다. 이들 세가지 경우 모두, 회전수가 증가할수록 이들의 압력비는 높아지나 운전범위는 좁아지는 전형적인 압축기 맵의 특성을 보여주었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.93-101
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• 2010

본 논문에서는 터보차저 엔진에서 중요한 문제로 대두되는 응답 특성을 규명하고, 전 부하뿐만 아니라 빈번하게 운행되는 부분 부하 조건 하에서의 엔진 성능을 분석하고자 한다. 시험 결과 컴프레서의 압축비는 1260 rpm 까지는 직선 형태로 급격히 증가하고 이후에는 약 2.5 정도로 완만하게 증가하는 것으로 나타났다. 이때 제동 평균 유효 압력도 압축비에 따라 1260 rpm 까지는 직선적으로 급격하게 증가하다가 1600 rpm 이후부터는 급격히 감소하였다. 과급압이 증가될수록 연비, 공기 과잉률, 제동 평균 유효 압력이 향상되나 중저속 영역보다는 정격 회전수로 갈수록 높아지는 경향이 크게 나타나고 있다. 터보차저는 약 1260 rpm 에서부터 안정적으로 작동되는 것으로 나타났으며 저속 영역에서는 과급기의 특성상 효율이 낮게 나타났다. 이 연구의 결과는 터보차저 엔진의 안정적 부하와 속도 제어 방법에 응용할 수 있다.

• 자동차안전학회지
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• 제8권2호
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• pp.24-29
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• 2016

A small-sized turbocharger is generally used in downsizing engine for various vehicles. When a centrifugal compressor, which is one of the crucial units of the turbocharger, is downsized, the compressor has much more possibilities of being damaged because of its high rotating speed, causing insecure structural soundness. Thus, it is of essential to study on the improvement of the structural soundness of a small-sized turbocharger. In this study, numerical analysis on the various blade geometries and mass flow rate of the compressor was performed using the commercial software ANSYS CFX. In addition, the evaluation on the structural soundness of a compressor impeller for respective cases was conducted using ANSYS Mechanical. As a result, it was shown that the compressor had higher efficiency with increasingly secured structural soundness.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권2호
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• pp.153-159
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• 2015

본 연구에서는 MEMS기술을 적용한 2W급 초소형 가스터빈엔진의 개발과 실제 연소 환경에서의 발전 가능성을 해석적, 실험적으로 입증하였다. 초소형 가스터빈엔진은 터보차저, 연소기, 발전기로 이루어져 있다. 터보차저는 각각 직경 10mm와 9mm의 MEMS 공정 압축기와 터빈으로 구성되어 있으며 발전코일 또한 MEMS공정으로 설계되었다. 제작된 압축기와 터빈은 정밀 기계 가공된 축과 공기 베어링으로 지지되고 회전하며, 회전축 끝단에 영구자석을 설치하여 발전을 하게 된다. 공기 베어링과 압축기를 통한 냉각 효과를 해석하여 연소기에서 발생한 열을 충분히 차단할 수 있는 것으로 분석되었고, 이를 실험을 통해 검증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권2호
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• pp.115-120
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• 2014

자동차용 터보차저 압축기의 성능 개선을 위해 원주방향의 볼류트 입구 높이들이 수정되었고 디퓨저를 포함한 볼류트에 대한 유동장이 상용 소프트웨어를 사용하여 조사되었다. 기본적으로 잘 설계된 볼류트는 높은 압력회복계수와 낮은 전압력손실계수를 보여주어야 한다. 본 연구에서는 동일한 단면형상과 설단면각(Tongue Angle)을 가지나 원주방향으로는 서로 다른 볼류트 입구 높이를 갖는 두 경우의 원형단면 볼류트가 선정되었다. 하나는 $90^{\circ}$ 원주방향에서는 단면 중앙으로 유입되나 이후의 원주방향에서는 볼류트 단면 최하단부들을 잇는 접선과 동일한 높이를 유지하면서 점진적으로 하단부로 유입되는 볼류트 형상이다(케이스 1 볼류트). 다른 하나는 설단면에서는 접선방향으로 유입되도록 모든 원주방향에 대하여 입구 높이를 2 mm 낮춘 형상이다(케이스 2 볼류트). 해석결과, 케이스 2 볼류트가 케이스 1 볼류트보다 높은 압력회복계수로 인한 높은 전압력비와 낮은 전압력손실계수로 인한 높은 등엔트로피 효율을 보여주었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.5-12
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• 2016

In this study, a parametric study on a cavity as casing treatment of a centrifugal compressor has been conducted using three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with shear stress transport turbulence model. Two kinds of cavity were applied at choke and surge conditions, respectively, in this work. Inlet and outlet port widths, angle of outlet port, and length of cavity were chosen as the geometric parameters and investigated to find their effects on the aerodynamic performances such as adiabatic efficiency at design mass flow rate and stall margin of the centrifugal compressor. It was found that the aerodynamic performances of the centrifugal compressor were affected considerably by the four geometric parameters. The adiabatic efficiency was hardly changed by the geometric parameters, excepts for the angle of outlet port. With an increase in the angle of outlet port, the adiabatic efficiency and the stall margin decreased. The stall margin was more sensitive to the outlet port width than to the other geometric parameters. And, with a decrease in the outlet port width, the stall margin increased by 2% compared to that of the reference.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권1호
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• pp.25-30
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• 2014

자동차용 터보차저 원심압축기의 오버헝 볼류트의 두 가지 타입에 대한 유동장 특성이 수치적으로 연구되었다. 볼류트의 성능을 높이기 위해서는 높은 압력회복계수와 낮은 손실계수를 갖도록 함이 필요하다. 본 연구에서는 디퓨저 입구각을 $24^{\circ}$, 질량유량을 0.055 kg/s 로 유지하고 두 가지 타입의 오버헝 볼류트에 대한 유동장 특성을 조사하였다. 하나는 1 개의 원호로 이루어진 볼류트 단면(타입 1)이며, 다른 하나는 3 개의 원호로 이루어진 볼류트 단면(타입 2)이다. 타입 2 볼류트가 타입 1 볼류트 보다 원주방향 전체를 통틀어 높은 압력회복계수와 낮은 손실계수를 보여주었다.