• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2002년도 제24회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.3-10
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• 2002

In this work, numerical parametric studies on spray combustion have been conducted. In simulation of turbulence, RNG ${\kappa}-{\varepsilon}model$ is adopted. Initial spray distribution is specified by Rosin-Rammler distribution function. Eddy break-up model is adopted as a combustion model. The parameters considered are inlet air temperature, swirl number, and SMD. With higher inlet air temperature, the axial velocities are increased and penetration of primary jet is stronger than that of lower inlet air temperature and temperature at the exit of combustor is more uniform. Combustion efficiency is improved with high inlet air temperature. The effect of swirl number on flow field is not significant. It affect only recirculation zone. So temperature at upstream of combustor is influenced. Combustion efficiency deteriorate as SMD of fuel spray increase.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.985-987
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• 2011

본 논문은 파생형엔진의 설계를 위해 시동시간 예측모델을 개발하는 경우를 다루었다. 파생형엔진 설계를 위해 압축기/터빈의 특성맵을 새로 제안한 Modified Pump Scaling Law(MPS)방법을 사용하여 시동모델링에 필요한 아이들 이하 회전수(sub idle rpm) 영역으로 확장시켰고, 기준엔진의 손실특성에서 압력/온도와 엔진별 특성차이를 고려한 파생형엔진의 손실모델을 도출하였다. 이러한 특성을 반영한 파생형엔진의 시동시간 예측모델은 시험결과와 비교하여 비교적 양호한 결과를 나타내었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권7호
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• pp.1789-1798
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• 1994

This paper aimed for numerical simulation of complicated gas turbine combustor with swirler. For the convenience of numerical analysis, fuel nozzle and air linear hole areas of secondary and dilution zone, which are issued to jet stream, were simplified to equivalent areas of annular type. In other to solve these problems, imaginary source terms which are corresponded to supplied fuel amount were added to those of governing equation. Chemical equilibrium model of infinite reaction rate and $k-{\epsilon}-g$ model with the consideration of density fluctuation were applied. As the result, swirl intensity contributed to mixing of supplied fuel and air, and to speed up the flame velocity than no swirl condition. Temperature profiles were higher than experimental results at the upstream and lower at the downstream, but total energy balance was accomplished. As these properties showed the similar trend qualitatively, simplified simulation method was worth to apply to complicated combustor for predicting combustion characteristics.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1185-1191
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• 2014

가스터빈 블레이드는 증기터빈 블레이드와 달리 냉각홀 및 냉각유로를 포함한 복잡한 형상으로 되어 있으며 복합화력의 운전특성에 따라 반복적이거나 지속적인 열-기계 하중 조건 하에서 운전된다. 따라서 블레이드는 운전시간에 따라 균일하지 못한 온도 분포나 응력 분포를 보이며, 이는 크리프나 열-기계피로 손상을 유발하며, 결국 가스터빈 블레이드의 수명을 단축시킨다. 결국 다양한 운전 조건에 따라 발생하는 응력을 정확하게 계산하는 것은 설비의 신뢰성을 보장하고 나아가 블레이드와 같은 고온 부품의 정확한 수명을 평가하는데 무엇보다 중요하다. 최근 들어 컴퓨터 기능이 좋아지고 상용 소프트웨어의 성능이 향상되어 실증 시험에 대한 대안으로 유동, 열 및 구조해석을 연결하는 전산해석이 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 가스터빈 실 운전조건을 고려하여 유동-열-구조 해석 기법을 연계하는 유체-구조 연성해석을 통해 블레이드 온도 및 응력분포를 계산하였다. 또한 해석 결과를 토대로 대표적인 손상기구인 크리프 및 열-기계 피로 손상 모델을 이용하여 블레이드의 수명을 평가하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제7권4호
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• pp.49-54
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• 2013

A turbopump for a 75 ton class liquid rocket engine was tested at full speed for 20 seconds using model fluid. Liquid nitrogen is used for the oxidizer pump, water for the fuel pump, and hot gas for the turbine. The non-cavitating head of pump from the turbopump assembly test showed a good agreement with that from the pump component test. The relative difference of turbine efficiency between the turbopump assembly test and the turbine component test was 0.3% only. Suction performance from the turbopump assembly test was higher than that of pump component test, which resulted from the thermodynamic effect of cavitation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1257-1264
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• 2011

희박예혼합 가스터빈 연소기에 대한 3 차원 RANS 해석을 수행하였으며 PCFM(Partially Premixed Coherent Flame Model) 화염면적밀도 생성항 상수의 보정을 통하여 희박연소조건을 모사하였다. PCFM 에서 계산된 화염면적밀도에 의해 층류 예혼합 화염의 전파를 예측하고 불균일하게 분포한 기연 가스의 물성을 평형 가정에 따라 예측하였다. 복사와 대류 열전달을 모사하기 위해 냉각 조건으로서 실험과의 비교를 통해 결정된 열유속을 적용하였다. 이러한 3 차원 해석 결과를 바탕으로 파일럿 노즐과 메인 노즐에 분배되는 연료량 비에 대한 민감도 조사를 수행하였으며 CRN(Chemical Reactor Network)을 구성하여 NOx 배출량을 예측하고 측정값과 비교 분석하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권3호
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• pp.189-195
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• 2019

논문에서는 상용급 가스터빈을 대상으로 해서 셰일가스를 연료로 공급할 때 유동 및 연소특성을 3-D 수치해석적 방법으로 구하였다. 이 때, Standard k-e 난류모델, 2단 메탄산화반응, Finite rate/Eddy dissipation 반응모델, DTRM 복사모델이 사용되었고, 기준조건(도시가스, PR 0.07)에서 출구 측에서 형성되는 온도는 이전 문헌 값과 비슷한 값을 보였다. 위 모델을 바탕으로 해서 연료조건으로 기존의 도시가스 외에 세 가지 셰일가스 조건(도시가스 대비 열량기준 80%, 90%, 105%)을 선정하였고, 각 연료조건에 대하여 세 가지 연료분사조건(PR=0.7, 0.9, 0.11)에 대한 해석을 수행하였다. 해석결과, 모든 셰일가스 연료공급 조건에 대하여 도시가스 대비 온도 혹은 NOx 측면에서 연소안정화를 만족하였다. 또한 모든 조건에 대해서 PR이 증가할수록 출구측 평균온도는 일정했지만 NOx량은 증가하였다. 이는 파일럿비가 증가할수록 상대적으로 확산연소가 증가했기 때문이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권12호
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• pp.1721-1729
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• 2001

The performance of gas turbines is decreased as their operating hours increase. Fouling in the axial compressor is one of main reasons for the performance degradation of gas turbine. Airborne particles entering with air at the inlet into compressor adhere to the blade surface and result in the change of the blade shape, which is closely and sensitively related to the compressor performance. It is difficult to exactly analyze the mechanism of the compressor fouling because the growing process of the fouling is very slow and the dimension of the fouled depth on the blade surface is very small compared with blade dimensions. In this study, an improved analytic method to predict the motion of particles in compressor cascades and their deposition onto blade is proposed. Simulations using proposed method and their comparison with field data demonstrate the feasibility of the model. It if found that some important parameters such as chord length, solidity and number of stages, which represent the characteristics of compressor geometry, are closely related to the fouling phenomena. And, the particle sloe and patterns of their distributions are also Important factors to predict the fouling phenomena in the axial compressor of the gas turbine.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.161-170
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• 2013

Double cone 버너를 장착한 스월 예혼합 연소기에 대한 유동 및 연소 특성을 분석하여 swirler 모델을 이용한 수치적 모델링 방법을 제시하였다. 버너 출구에서 형성되는 내부 재순환 영역을 근사적으로 구현하도록 swiler의 내 외경을 각각 56 mm, 152 mm로 결정하였으며 이를 토대로 유량, 반경 반향 속도를 결정하였다. 접선 방향 속도의 설정을 위해 swirl 각도와 재순환 각도를 도입하였으며 40 m/s인 경우 유사한 내부 재순환 영역이 형성되었다. 라이너 출구에서 온도와 속도의 오차는 각각 2.8%, 0%로 작았지만, NOx의 경우 67% 가량 감소한 결과를 보였다. Swirler 모델은 EV 버너의 유동 및 연소 특성을 근사적으로 모사하는 모델의 하나로서 정량적 평가 인자에서 오차를 보이지만, 유동 및 화염, NOx 형성 영역의 경향성이 유사하므로 swirler 모델을 채택하여 복잡한 형상의 발전용 가스터빈 연소기의 효율적인 수치해석이 타당할 것으로 판단된다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제11권2호
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• pp.153-175
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• 2024

In jet engines, turbine blade cooling has an extremely important role. The pin-fin array, which is situated close to the trailing edge of the blade, aids in internal cooling of the gas turbine blades and preserves the structural integrity of the blade. Previous studies often focused on pin-fin configurations, but the current research focuses on improving the geometry at the endwalls to reduce wake vortices behind the pin-fins and enhance heat transfer at the endwalls location. Using the k-ω turbulence model, a numerical study was conducted on a ribbed shape situated on the walls between pin-fin arrays, spanning a Reynolds number range of 7400 to 36000, in order to determine the heat transport characteristics. The heat transfer efficiency coefficient and Nusselt number increase dramatically with the revised wall configuration, according to the numerical data. The channel's heat transfer efficiency is increased by enlarging the heat transfer areas near the pin-fins and by the interaction of the flow with the endwalls. The addition of ribs causes the Nusselt number of the new model to climb from 78% to 96% at the previously given Reynolds numbers, and the heat transfer efficiency index to rise from 60% to 73%. The height (Hr), position (Lr), forward width (Wf), and backward width (Wb) of the ribs are among the geometric elements that were looked at in order to determine how they affected the performance of heat transmission. In comparison to the reference design, the parametric study results demonstrate that the best forward width (Wf/R=18.75%) and backward width (Wb/R=31.25%) increase the heat transfer efficiency index by 0.4% and 1.3%, respectively.