• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.1-7
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• 2013

본 연구는 보조동력장치에 적용되는 구심터빈의 공력성능시험을 한국항공우주연구원의 고온 터빈 시험리그에서 수행한 결과이다. 리그시험을 위하여 터빈의 형상은 동일하되 팽창비, 마하수 및 유량계수는 실제 엔진과 동일한 값이 되도록 상사법칙을 적용하여 시험하였다. 설계 팽창비는 3.096이며, 상사된 설계회전수는 34909 rpm이고 상사된 터빈 입구온도는 $160^{\circ}C$이다. 터빈의 입구에는 익형 형상의 노즐이 설치되었으며 터빈 휠의 직경은 175.74mm이다. 시험을 통하여 터빈의 성능지도가 생성되었으며 터빈 입구에서의 상세 유동이 측정되었다. 노즐의 허브면에서 측정한 압력과 노즐의 쉬라우드 면과 터빈 휠 케이싱에서 측정한 압력 분포를 볼 때 터빈 내부에서의 팽창과정이 적절함을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권12호
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• pp.848-855
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• 2019

최근 배기가스규제로 인하여 친환경 가스터빈연소기가 주목받고 있다. 이때 연소기 내부의 스월러는 화염안정성 및 역화에 매우 중요한 설계 인자가 된다. 기존 연구자들이 제시한 축 방향 스월러와 반경 방향 스월러의 설계방법에 대하여 고찰하고 다양한 가스터빈용 반경 방향 스월러 중 기하학적 설계변수를 고려한 스월수 계산과 유동손실을 고려한 스월수 계산의 적합성을 검토하였다. 전산유체역학을 통해 스월유동의 스월수를 계산하고 설계방법에 따라 각각 비교하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.175-181
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• 2011

본 연구에서는 선박용 폐열회수 발전시스템에 적용 가능한 100kW급 구심터빈의 설계 및 CFD 해석기법을 이용하여 열사이클 시스템 및 구심터빈 최적화를 위한 설계자료를 확보하는 것이다. 구심터빈은 스크롤 케이싱, 18개의 베인노즐, 13개의 로터 블레이드로 구성되며, 해석격자는 격자테스트를 통해 약 230만개 정도의 최적격자를 구성하였다. 질량유량 0.5kg/s, 회전속도는 75,000rpm, 입구압력은 195~620kPa 범위 내에서 8가지 조건으로 설정하였다. 베인노즐 내부로 증기가 유입된 후 출구로 갈수록 노즐의 압력면과 흡입면의 압력이 비슷해지면서 마하수가 거의 같은 값을 보였다. 입구온도와 압력이 $250^{\circ}C$, 352kPa 일 때 등엔트로피 효율은 74%, 기계동력은 108kW의 해석결과를 보이고 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권3호
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• pp.207-214
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• 2015

해양온도차발전용 터빈의 효율과 크기를 파악하기 위해 R134a를 작동유체로 하고 출력 5 kW인 반경류형 터빈의 설계가 수행되었다. 터빈입구온도 $25^{\circ}C$, 출구 정압 4.9 bar, 질량유량 1.16 kg/s 로 설정하고 평균유동해석을 수행하여 터빈의 회전수와 주요 치수를 결정하였다. 이들을 바탕으로, 3 차원 터빈 모델을 구축하였으며, 도출된 터빈회전수 12,820 rpm에 대하여 전산유체역학(CFD) 소프트웨어 ANSYS CFX를 이용하여 볼류트와 노즐을 포함하는 터빈 내부 유동장 특성과 효율이 조사되었다. 80%이상의 터빈 효율이 적정 범위 내의 노즐 안내깃 수(10-15 개)에서 제시되었으며, 가장 높은 터빈 효율은 15 개의 안내 깃에서 나타났다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.42-48
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• 2015

To improve the core technology of the micro gas turbine, the performance test facility was developed. This paper is focusing on the explanation of the characteristics of micro gas turbine and its assist devices. Major part of micro gas turbine were radial type of compressor, annular type of combustor, radial type of turbine, thrust foil bearing, radial foil bearing and generator. The assist devices were consist of exhaust duct, inverter, data acquisition system, load bank and test cell. Before building up the test facility, the component test was previously conducted to confirm the component performance. After the test facility was prepared, the motoring test was conducted to investigate the rotor dynamic characteristics of the micro gas turbine. Also, the part load performance test was performed. With a developed micro gas turbine test facility, the improved core technology about the micro gas turbine can be suggested to the related industries.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1030-1035
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• 2012

본 연구에서는 OTEC에 적용가능한 구심터빈을 대상으로 암모니아를 적용하여 8kW급 구심터빈의 설계 및 CFD 해석을 수행하였다. 구심터빈은 스크롤 케이싱, 18개의 베인노즐, 13개의 로터 블레이드로 구성된다. 질량유량과 입구온도는 0.5kg/s와 $25^{\circ}C$이며, 가변회전수 12,000~36,000 rpm 범위내에서 9가지 조건에 대해 해석을 수행하였다. 회전수 변화에 따른 해석결과, 설계회전수 24,000 rpm에서 최대효율점을 보였으며, 이때 최고효율은 88.66 %, 출력은 8.52kW이다. 향후, 팽창비가 1.4~1.5 정도의 범위를 갖도록 최적설계 과정을 통한 연구가 필요하다. 본 연구를 통해 분석된 해석결과는 다양한 작동유체 조건에서 목표출력에 해당하는 구심터빈의 최적 설계파라미터 구성을 위한 설계자료로 유용하게 활용될 것으로 기대한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.788-793
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• 2001

Test experience with a micro-turbine jet engine is introduced. The engine provides us with valuable opportunities to experience know-hows essential for engine development. It consists of a single radial compressor and a single stage turbine. Engine starting procedure has been established after many trials and errors. Static and dynamic engine performance tests were conducted. Static performance was found to be inferior to that advertised by the manufacturer. Further improvement is needed. Dynamic performance revealed that engine thrust overshoots unfavorably for the purpose of UAV control.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.622-627
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• 2004

There are many difficulties in realizing Ultra-micro gas turbine system. Among them, the effects of tip clearance upon the micro turbine flowfield are discussed in this paper. The flowfield was investigated numerically with the Reynolds-averaged three-dimensional thin-layer Navier-Stokes equations. Calculations were conducted with clearance height from 0％ to 10% of the passage height. Leakage mass flow and deterioration of efficiency are proportional to the clearance height for the clearance height larger than 4%. However, in the case of 2% clearance, leakage flow is significantly reduced due to relative motion of the casing and as a result deterioration of efficiency is very small. It is difficult to control tip clearance in micro turbines, but the results of this study indicate that if the clearance height is controlled within a few per-cent of passage height, deterioration of stage performance will be small.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제6권3호
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• pp.160-169
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• 2013

Two-stage turbocharging is an important way to raise engine power density, to realize energy saving and emission reducing. At present, turbine matching of two-stage turbocharger is based on MAP of turbine. The matching method does not take the effect of turbines' interaction into consideration, assuming that flow at high pressure turbine outlet and low pressure turbine inlet is uniform. Actually, there is swirl flow at outlet of high pressure turbine, and the swirl flow will influence performance of low pressure turbine which influencing performance of engine further. Three-dimension models of turbines with two-stage turbocharger were built in this paper. Based on the turbine models, mechanism of swirl flow at high pressure turbine outlet influencing low pressure turbine performance was studied and a two-stage radial counter-rotation turbine system was raised. Mechanisms of the influence of counter-rotation turbine system acting on low-pressure turbine were studied using simulation method. The research result proved that in condition of small turbine flow rate corresponding to engine low-speed working condition, counter-rotation turbine system can effectively decrease the influence of swirl flow at high pressure turbine outlet imposing on low pressure turbine and increases efficiency of the low-pressure turbine, furthermore increases the low-speed performance of the engine.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.277-278
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• 2015

Korea Aerospace Research Institute(KARI) has developed the gas turbine core technologies since 1989 and has built the infrastructure for the development of gas turbine. Efficiency and flow instability are the major research object in radial and axial compressors. For combustor, NOx reduction is major research object. KARI also has developed turbine cooling technology as well as turbine aerodynamic technology.