• Title/Summary/Keyword: 터빈익렬

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Experimental Study on Stream Turbine Cascade Flow (증기터빈 익렬유동에 관한 실험적 연구)

  • 권순범;윤의수;김병지
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.18 no.8
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    • pp.2177-2183
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    • 1994
  • The rapid expansion or condensible gas such as moist air of steam gives rise to nonequilibrium condensation. As a result of irreversibility of condensation process in the supersonic cascade flow of low pressure steam turbine, the entropy of the flow is increased, and the efficiency of the turbine is decreased. In the present study, to investigate the flow of moist air in 2-dimensional cascade made as the configuration of the tip section of the last actual steam turbine moving blade, the static pressure at both sides of pressure and suction of blade are measured by static pressure taps and the distribution of Mach number on both surfaces of the blade are obtained by using the measured static pressure. Also, the flow field is visualized by a schlieren system. From the experimental results, the effects of the stagnation temperature and specific humidity on the flow properties in a 2-dimensional stationary cascade of a practical steam turbine blade are clearly identified.

Numerical Simulation of Turbine Cascade Flowfields Using Two Dimensional Compressible Navier-Stokes Equations (2차원 압축성 Navier-Stokes 방정식에 의한 터빈 익렬유동장의 수치 시뮬레이션)

  • Chung, H.T.;Kim, J.S.;Sin, P.Y.;Choi, B.S.
    • Journal of Power System Engineering
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    • v.3 no.4
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    • pp.16-21
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    • 1999
  • Numerical simulation on two-dimensional turbine cascade flow has been performed using compressible Navier-Stokes equations. The flow equations are written in a cartesian coordinate system, then mapped into a generalized body-fitted ones. All direction of viscous terms are incoporated and turbulent effects are modeled using the extended ${\kappa}-{\epsilon}$ model. Equations are discretized using control volume SIMPLE algorithm on the nonstaggered grid sysetem. Applications are made at a VKI turbine cascade flow in atransonic wind-tunnel and compared to experimental data. Present numerical results are shown to be in good agreement with the experimental results and simulate the compressible viscous flow characteristics inside the turbine blade passage.

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Numerical simulation of tip clearance flows through linear turbine cascades (선형터빈 익렬의 익단간극유동에 대한 수치해석적 연구)

  • Lee, Hun-Gu;Yu, Jeong-Yeol
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.21 no.6
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    • pp.813-821
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    • 1997
  • Three-dimensional turbulent incompressible flow through the tip clearance of a linear turbine rotor cascade with high turning angle has been analyzed numerically. As a preliminary study to predict the tip clearance loss realistically, a generalized k-.epsilon. model derived by RNG (renormalized group) method is used for the modeling of Reynolds stresses to account for the strain rate of turbulent flow. The effects of the tip clearance flow on the passage vortex, the total pressure loss are considered qualitatively. The existences of vena contract and tip clearance vortex have been confirmed and it has been shown that as the size of the tip clearance increases, the accumulated flow through the tip clearance and the total pressure loss downstream of the cascade increase.

A numerical Analysis on Three-Dimensional Inviscid Transonic Cascade Flow (3차원 비점성 천음속 익렬 유동에 관한 수치해석적 연구)

  • 이훈구;유정열
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.16 no.2
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    • pp.336-347
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    • 1992
  • The three dimensional inviscid transonic cascade flow was investigated numerically, incorporation a four stage Runge-Kutta integration method proposed by Jameson. Time marching to the steady state was accelerated by using optimum time step and enthalpy damping. In describing the boundary conditions at inlet and outlet, Riemann invariants are considered. By adding a second and a fourth order artificial viscocities, the numerical instability due to the propagation of undamped disturbance or the rapid change of state near the shock has been prevented. The numerical results for are bump cascade, cambered two dimensional turbine cascade and three dimensional stator cascade agreed reasonably well with previous results. It has been known that the accuracy of the solution depended a lot on the modeling of the leading or trailing edge.

Numerical simulation of turbulent flows through linear turbine cascades with high turning angles (전향각이 큰 선형터빈 익렬을 통하는 난류유동의 수치해석)

  • Lee, Hun-Gu;Yu, Jeong-Yeol;Yun, Jun-Won
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.20 no.12
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    • pp.3917-3925
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    • 1996
  • A numerical analysis on three dimensional turbulent incompressible flows through linear cascades of turbine rotor blades with high turning angles has been performed by using a generalized k-.epsilon. model which is a high Reynolds number form and derived by RNG(renormalized group) method to account for the variation of the rate of strain. A second order upwind scheme is used to suppress numerical diffusion in approximating the convective terms. Body-fitted coordinates are adopted to represent the complex blade geometry accurately. For the case without tip clearance, velocity vectors and static pressure contours are shown to be in good agreement with previous experimental results. For the case with tip clearance, the effects of the passage vortex and tip clearance flow on the total pressure loss as well as their interactions are discussed.

EFFECTS OF COMPUTATIONAL GRIDS ON NUMERICAL SIMULATION OF TRANSONIC TURBINE CASCADE FLOWFIELDS (천음속 터빈 익렬유동의 수치해석에서의 계산격자점 영향)

  • Chung H.T.;Jung H.N.
    • Journal of computational fluids engineering
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    • v.10 no.2
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    • pp.15-20
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    • 2005
  • Numerical investigations have been performed to examine the effects of the computational grids on the prediction of the flow characteristics inside the turbine cascades. Three kinds of grid system based on H-type grid are applied to the high-turning transonic turbine rotor blades and comparisons with the experimental data and the numerical results of each grid structure have been done. In addition, the grid sensitivity on the estimation of the blade performances has been investigated.

Effects of Computational Grids on Numerical Simulation of Transonic Turbine Cascade Flowfields (천음속 터빈 익렬유동의 수치해석에서의 계산격자점 영향)

  • Chung, H.T.;Jung, H.N.;Seo, Y.S.
    • Proceedings of the KSME Conference
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    • 2003.11a
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    • pp.857-862
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    • 2003
  • Numerical investigations have been performed to examine the effects of the computational grids on the prediction of the flow characteristics inside the turbine cascades. Three kinds of grid system based on H-type grid are applied to the high-turning transonic turbine rotor blades and comparisons with the experimental data and the numerical results of each grid structure have been done. In addition, the grid sensitivity on the estimation of the blade performances has been investigated.

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Study of particle laden flows around turbine cascade (터빈 익렬 주위에서의 부유 입자 유동 해석)

  • 김완식;조형희
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 1998.04a
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    • pp.10-10
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    • 1998
  • 본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기 중에 부유되어 있는 입자 또는 연소 생성물들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 및 터빈 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 확산 지역을 통과하는 항공기나 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각 통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어진다. 특히 항공기용 추진 기관은 엔진 입구에 유입 공기를 정화하기 위한 여과장치의 설치가 불가능하며, 자동차용 가스터빈 엔진의 경우는 여과 장치를 부착하여도 미세한 입자들이 여과 장치에 여과되지 않고 엔진 내부로 침투하게 되므로 치명적인 손상이 예상된다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Lagangian방법을 적용하여 압축기 날개위의 부유 입자 충돌 부위를 예측하고, 설계 시 이를 보완할 수 있는 기준을 제시하였다. 아울러 설계 입구각과 크게 벗어난 유동의 유입시에 발생되는 박리 현상과 이에 따른 입자의 유동 및 날개의 입자 접착 부위를 예측하였다. 본 연구에서는 여러 크기의 입자(다양한 Stokes 수)들을 주어진 속도에서 유선을 따라 압축기 입구에서 압축기 유로로 여러 위치에서 부유 시켜서 그 입자들의 궤적 및 충돌, 점착 위지를 고찰하고, 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 알아보았다. 이러한 예측을 통하여 압축기 날개 표면의 충돌 부위를 예측하고, 날개의 표면을 코팅하는 등 보호 개선책을 제시할 수 있고, 연소의 반응물 입자가 터빈 날개에 충돌하여 발생되는 날개 표면의 파손, 냉각 홀의 막임, 연소 입자의 점착 부위 등을 예측하여 보완책을 준비할 수 있도록 하였다.

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Controlling the Horseshoe Vortex by the Leading-Edge Fence at a Generic Wing-Body Junction (일반적인 날개 형상에서의 앞전 판에 의한 말굽와류 제어)

  • Cho, Jong-Jae;Kim, Kui-Soon
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.37 no.4
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    • pp.336-343
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    • 2009
  • Secondary flow losses can be as high as 30~50% of the total aerodynamic losses generated in the cascade of a turbine. Therefore, these are important part for improving a turbine efficiency. As well, many studies have been performed to decrease the secondary flow losses. The present study deals with the leading edge fences on a wing-body to decrease a horseshoe vortex, one of the factors to generate the secondary flow losses, and investigates the characteristics of the generated horseshoe vortex as the shape factors, such as the installed height, and length of the fence. The study was investigated using $FLUENT^{TM}$. Total pressure loss coefficient was improved about 4.0 % at the best case than the baseline.

Incompressible Turbulent Flow Simulation of the Rotor-Stator Configuration (비압축성 Navier Stokes 방정식을 이용한 2차원 터빈 익렬내의 난류유동해석)

  • Kim H. W.;Park W. G.;Jung Y. R.;Kim K. S.;Moon S.-G.
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 1995.10a
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    • pp.225-234
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    • 1995
  • 터빈익렬내부의 유동해석을 위해 비압축성 점성유동해석을 이용한 수치 해석 프로그램을 개발하였다. 지배방정식으로는 2차원의 비정상 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 일반화된 곡선좌표계로 전환하여 암시적으로(implicitly) 반복적인 시간진행방법을 이용하여 유동해석을 하였다. 지배방정식의 각항들은 시간에 대해 1차의 정확도 그리고 영역에 대해서는 2차의 정확도, 대류항에 대해서는 3차의 정확도를 가지는 Upwind기법을 적용하였다. 특히, 실험적 접근이 매우 어려운 터빈의 정익과 회전하고 있는 동익과의 상호운동을 멀티블럭기법과 데이터 interface를 통해 보다 쉽게 해석할 수 있었다. 본 연구결과는 정익만을 계산한 타 연구자의 결과와의 비교시 매우 일치하였으며 물리적인 유동을 잘 파악할 수 있었다. 난류유동 해석을 위해서 Baldwin-Lomax 모델을 적용하였다.

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