• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.22-29
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• 2015

In this study, an in-house program to predict steady state operation of micro gas turbines is constructed using MATLAB. The program consists of two parts: design and off-design simulations. The program is fully modular in its structure, and performance of each component (compressor, combustor, turbine, recuperative heat exchanger and pipe elements) is calculated in a separate calculation module using mass and energy balances as well as models for off-design characteristics. The off-design modules of compressor and turbine use performance maps, which are program inputs. The off-design operation of a micro gas turbine under development was predicted by the program. The prediction results were compared with those by commercial software, and the validity of the in-house program was confirmed.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.150-156
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• 2008

A program based on a 2-D CFD code has been developed to simulate a gas turbine engine. 2-D Navier-Stokes implicit code with $k-\omega$ turbulent model is used in compressor and turbine. Lumped method chemical equilibrium code with 10 species of molecular is applied to combustor with assuming perfect mixture and 100% combustion efficiency at constant pressure state. Fluid properties are shared on interfaces between engine components. Compressor supplies outlet temperature and pressure to combustor. At the same time, combustor also carries temperature and pressure to turbine. The back pressure of compressor outlet is transferred by inlet pressure of turbine. Unsteady phenomena in rotor-stator are covered by mixing-plane method. The running condition of engine can be determined only by given the inlet condition of compressor, the outlet condition of turbine, equivalence ratio and rotating speed.

• 한국연소학회지
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• 제5권1호
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• pp.55-66
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• 2000

A general purpose program for the analysis of flows in a gas turbine combustor is developed. The program uses non-staggered grids based on finite volume method and the cartesian velocities as primitive variables. A flow inside the C-type diffuser is simulated to check the boundary fitted coordinate. The velocity profiles at cross section agree well with experimental results. A turbulent diffusion flame behind a bluff body is simulated for the combustion simulation. Simulated results show good agreement with experimental data. Finally, a turbulent flow with swirl in a gas turbine combustor was simulated. The results show two recirculating region and simulated velocity fields agree well with experimental data. The distance between two recirculating regions becomes shorter as swirl angle increases. Swirl angle changes angular momentum and streamlines in flow fields.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2409-2420
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• 1996

This paper describes the development of a general program for the design and part load performance analysis of single-shaft-heavy-duty gas turbines. Efforts are made to fully represent the real component features by the characteristic models and special emphasis is put on the modeling of cooled turbine stages. The design analysis routine is applied to simulate the performance of current gas turbines and its appropriateness for system analysis is validated. Meanwhile, the component parameters of real engines which describe the technology level are obtained. The program is extended to predicting the part load operation of gas turbines with the aid of models for the off-design characteristics of compressor, turbine and other main components. Part load simulation can be carried out only with limited numbers of input data. It is demonstrated that the program accurately estimates the part load characteristics of real turbines.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제14권11호
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• pp.1296-1304
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• 2000

A program of steady-state and transient performance analysis for a 200kW-class small turboshaft engine with free power turbine was developed. An existing turbojet engine was used for the gas generator of the developed turboshaft engine, which was modified to satisfy performance requirements of this turboshaft engine. To verify the accuracy of steady-state performance program for this engine: the program was applied to the gas turbine test unit of the same type, and the analysis results were compared with experimental results. The developed transient performance analysis program using the CMF (Constant Mass Flow) method was utilized to analyze the cases of step increase and ramp increase of the fuel.

• 플랜트 저널
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• 제13권4호
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• pp.48-50
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• 2017

산업용 가스터빈의 동적 거동 해석을 위하여 시뮬레이션 Tool을 개발하였다. 시뮬레이션 Tool의 확장성을 향상시키기 위해 모든 가스 터빈 부품(압축기 및 연소기, 터빈, 덕트)을 모듈화하였다. 우리는 이 목적을 위해 객체 지향 프로그래밍을 사용했다. 질량 및 에너지 평형식은 다변수 뉴튼렙슨법을 사용하여 수치적인 해를 구했다. 가스터빈의 성능을 예측하기 위하여 압축기와 터빈의 성능선도를 사용하였다. 연소는 완전연소로 가정하였다. 가스터빈의 회전수와 터빈 배기 가스온도를 일정하게 유지하기 위해서 PID 제어를 사용하여 연료량과 압축기 입구 안내깃을 동시에 제어하였다. 가스터빈을 안정적으로 제어할 수 있었고 매우 빠른 부하 변화에도 대응이 가능함을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.98-104
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• 2010

대기 중의 수증기는 가스터빈엔진의 주요성능에 많은 영향을 끼친다. 습공기의 영향은 기온 및 기압이 높은 여름철 해면 고도, 높은 비행 마하수 그리고 낮은 엔진 회전수에서 이 더욱 두드러진다. 이러한 습공기 유입에 따른 가스터빈 엔진의 성능변화의 정도를 살펴보고자 가스터빈 시뮬레이션 프로그램(GSP)과 200lbf 급 초소형 터보제트 엔진의 고공환경 성능시험을 통해 습도가 엔진성능에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 고공환경 엔진시험을 통해, 건공기 유입에 비해 습공기 유입 시 순추력에서 2.826% 낮게, 비연료소모율에서 1.325% 높게 측정되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.42-53
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• 2009

가스터빈 엔진을 모사하기 위한 프로그램을 2차원 CFD 코드를 기반으로 개발 하였다. 압축기와 터빈은 k-$\omega$ SST 난류 모델의 2차원 NS(Navier Stokes) 코드를 이용하였고, 연소기는 lumped method 화학 평형 코드를 바탕으로 완전 혼합 상태에서 연소효율 100%로 가정된 케로신 공기 반응의 생성물 중 대표적인 10종류를 몰분율을 계산, 당량비에 따른 연소기 온도를 예측하였다. 압축기, 터빈에서 로터의 회전에 의한 비정상 유동 현상은 mixing-plane 기법을 이용한 경계면 처리로 그 효과를 나타내었고, 압축기는 연소기로 온도 압력을 주고, 연소기는 터빈으로 온도와 질유량을 전달하나 압력의 변화가 없는 것으로 가정하였다. 이를 바탕으로 아음속 조건에서의 압축기 입구 조건과 터빈 출구 조건, 회전수, 연소기의 당량비를 주는 것만으로 엔진의 성능이 계산 될 수 있는 통합 코드를 구성하였다.

• 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.

• 에너지공학
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• 제9권2호
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• pp.95-101
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• 2000

The purpose of this study is to find plant utilities capacity for economical operation of combined heat & power by reducing energy expenditure. Using a numerical simulation program CHPSIM, a comparative analysis of additional heat expenditure (AHE) of combined heat & power plant in relation to size of district heating has been performed within the comparison of the difference capacity of gas turbine and steam turbine . As a results, if a 105.2MW gas turbine (exhaust gas temp ; 540$^{\circ}C$) installed in CHP plant can reduced 17-18% yearly the AHE than 75MW gas turbine (520$^{\circ}C$) installed. If a 130-150MW gas turbine (560-580$^{\circ}C$) installed, can reduced 34.7-35.8% of the yearly AHE.