• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2001년도 제17회 학술발표회 논문초록집
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• pp.11-14
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• 2001

3-D compressible flow analysis was conducted by using mixing plane method for turbine system which is consisted of partial admission nozzle and rotor. Computational results are shown oblique shock wave in blade leading and trailing edge and also shown flow separation along suction surface of blade due to abrupt blade curvature. But computational results are well agree with 1-D calculation results and experimental data.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.34-39
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• 2005

본 논문에서는 3차원 초음속 노즐 형상 변수에 따른 부분입사형 터빈의 유동 및 성능 특성을 알아보기 위하여 3차원 노즐 형상 변수를 노즐 모양 및 노즐 출구 단면 형상으로 설정하여 전산해석을 실시하였다. 먼저 노즐 모양에 따른 유동 및 성능 특성을 비교해 본 결과, 사각형 노즐이 원형 노즐보다 축방향 간극내에서 발생하는 전압력 손실이 적었으며, 이로 인하여 파워가 약 1.5% 증가하였다. 다음으로 사각형 노즐출구단면의 면적에 따른 유동 및 성능 특성을 비교해 본 결과, 노즐 출구 단면과 로터의 hub/tip 사이의 간극과 노즐간의 간격이 터빈 성능에 크게 영향을 줌을 확인할 수 있었다.

• 신재생에너지
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• 제10권1호
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• pp.6-19
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• 2014

Organic Rankine cycle (ORC) has been widely used to convert renewable energy such as solar energy, geothermal energy, or waste energy etc., to electric power. For a small scale output power less than 10 kW, turbo-expander is not widely used than positive displacement expander. However, the turbo-expander has merits that it can operate well at off-design points. Usually, the available thermal energy for a small scale ORC is not supplied continuously. So, the mass flowrate should be adjusted in the expander to maintain the cycle. In this study, nozzles was adopted as stator to control the mass flowrate, and radial-type turbine was used as expander. The turbine operated at partial admission. R245fa was adopted as working fluid, and supersonic nozzle was designed to get the supersonic flow at the nozzle exit. When the inlet operating condition of the working fluid was varied corresponding to the fluctuation of the available thermal energy, optimal operating condition was investigated at off-design due to the variation of mass flowrate.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.5-12
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• 2014

Organic Rankine Cycle is widely used to convert the low-grade thermal energy to the electrical energy. However, usually available thermal energy is not supplied constantly. This makes hard to use positive displacement expanders. Hence, turbo-expander has merits to apply as an expander in ORC because it can operate well off-design points even though the mass flowrate is fluctuated. The thermal energy fluctuation causes the turbo-expander to operate in partial admission. In addition, supersonic nozzles are required so that the partially admitted turbine operates efficiently. In this study, R245fa was chosen as a working fluid of ORC. A design method and an analysis technique of supersonic nozzle based on R245fa were developed. The shape of the nozzle was designed by the characteristic method. The thermal properties within the nozzle were estimated and the predicted results were agreed well with the computed results.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.33-41
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• 2015

Organic Rankine cycle (ORC) has been used to generate electrical or mechanical power from low-grade thermal energy. Usually, this thermal energy is not supplied continuously at the constant thermal energy level. In order to optimally utilize fluctuating thermal energy, an axial-type turbine was applied to the expander of ORC and two supersonic nozzle were used to control the mass flow rate. Experiment was conducted with various turbine inlet temperatures (TIT) with the partial admission rate of 16.7 %. The tip diameter of rotor was to be 80 mm. In the cycle analysis, the output power of ORC was predicted with considering the load dissipating the output power produced from the ORC as well as the turbine efficiency. The predicted results showed the same trend as the experimental results, and the experimental results showed that the system efficiency of 2 % was obtained at the TIT of $100^{\circ}C$.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.10-18
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• 2007

본 연구에 채택된 마이크로터빈은 축류형 터빈으로 2단으로 구성되어져 있으며 로터 유로에서의 평균반경이 8.4 mm이다. 이러한 소형 터빈은 마이크로 동력시스템의 드라이브로 사용되어질 수 있으며 무부하 상태에서 100,000 RPM의 회전속도에 도달한다. 하지만 낮은 부분분사에서 작동하므로 동익과 정익의 익형각에 따라 성능의 변화가 발생되어진다. 따라서 노즐, 정익, 동익의 익형각을 변경하면서 비출력과 총 비토오크를 측정하여 각각의 성능을 분석하였다. 성능실험의 결과에 의하면 동익 익형각의 변화에 따라 총 비토오크가 15%까지 변경되어졌으며 최적의 입사각은 $10.3^{\circ}$ 정도였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.160-163
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• 2010

부분흡입형 초음속 터빈의 노즐과 1단 로터 사이의 축방향 간극이 터빈의 단 성능과 유동장에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 터빈에 대한 3차원 유동해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 상용 유동해석 프로그램 $FLUENT^{TM}$를 사용하였으며 다섯 가지 경우의 축간극에 대해 계산을 하였다. 노즐-로터 축간극이 팁 누설 유량의 증가와 로터 출구의 유동각에 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.839-847
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• 2004

In this study, the flow characteristics within supersonic cascades are numerically investigated by using Fine Turbo, a commercial CFD code. Cascade flows are computed for three different inlet conditions. : a uniform supersonic inlet condition, a linear nozzle and a converging-diverging nozzle located in front of cascades. The effect of inlet conditions is compared and flow characteristics including shock patterns and shock-boundary layer interaction are analyzed. Also the effect of design parameters such as pitch-chord ratio, blade angle and blade surface curvature on the flow within supersonic cascades are studied.

• 항공우주기술
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• 제3권1호
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• pp.35-44
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• 2004

본 연구에서는 액체로켓에 쓰이는 터보펌프 부분흡입현 터빈의 1차원 공력계산 및 구조설계에 대해 고찰하였다. 터빈은 노즐, 로터, 후방유도익등으로 나누어 각각에 대해 공력 특성을 계산식으로부터 유도하였고 CFD 계산을 통해 그 타당성을 입증하였다. 속도삼각형과 같은 1차원 설계 변수들은 평균선 방정식을 이용하여 수행되었고 2-D, 3-D CFD 계산을 통해 보정되었다. 블레이드 익형은 CFD 최적화기법을 통해 결정되었다. 향후, 열응력계산, 구조응력계산을 통한 열적/구조적 거동에 대해 연구가 필요하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권8호
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• pp.735-743
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• 2011

본 연구에서는 직선형 터빈 캐스케이드 장치를 이용하여 분사영역으로 진입하고 퇴각하는 익형의 허브, 평균반경, 팁에 형성되는 표면에서의 압력을 정상상태에서 측정하였다. 익형은 축류형으로 코드가 200mm이며, 분사 노즐은 단면은 사각형으로 그 크기는 $200mm{\times}200mm$이다. 실험은 코드 기준으로 레이놀즈수 $3{\times}10^5$에서 수행되었다. 탈설계 성능을 측정하기 위하여 노즐의 설치각을 $58^{\circ}$, $65^{\circ}$와 $72^{\circ}$로 변경하면서, 노즐의 설치각 변화에 대한 익형에서 표면압 변화의 특성을 파악하였다. 또한 현절비를 1.25, 1.38, 1.67로 변경하면서 현절비 변화에 대한 익형의 표면압 변화를 측정하였다. 실험의 결과에서 익형이 분사영역으로 진입할 때 현절비가 적을수록 흡입면에서는 표면압력의 감소가 발생되었고 낮은 노즐설치각인 경우에는 역회전방향의 힘이 형성되었다. 아울러 양의 입사각으로 익형이 분사영역으로 진입할 때 흡입면의 앞부분에 낮은 압력이 형성되었다.