• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.99-108
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• 2004

본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 유동특성을 알아보기 위해 소형 초음속 풍동을 설계하였으며 Single pass Schlieren system을 이용하여 유동을 가시화 하였다. 실험은 2차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 압력비에 따라 실시하였다. 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 노즐-익렬, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.119-124
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• 2004

In this study, a rotor blade of a Curtis turbine is investigated. Bezier curve is generally used to define the profile of turbine blades. However, this curve gives a feature of global control, which is not proper to a supersonic impulse turbine blade. Thus, a blade design method is developed by using B-spline curve so that local control is possible to obtain an optimized blade section. To design a Curtis turbine blade section systematically, the blade section has been changed by varying three design parameters using central composite design method. Flow analyses have been carried out for the blade sections, and the effects of design parameters are evaluated.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.13-21
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• 2015

The system design of the Organic Rankine Cycle(ORC) is greatly influenced by the thermal properties such as the temperature or the thermal capacity of heat source. Typically waste heat, solar energy, geothermal energy, and so on are used as the heat source for the ORC. However, thermal energy supplying from these kinds of heat sources cannot be provided constantly. Hence, an experimental study was conducted to utilize fluctuating thermal energy efficiently. For this experiment, an impulse turbine and supersonic nozzles were applied and the supersonic nozzle was used to increase the velocity at the nozzle exit. In addition, these nozzles were used to adjust the mass flowrate depending on the amount of the supplied thermal energy. The experiment was conducted with maximum three nozzles due to the capacity of thermal energy. The experimented results were compared with the predicted results. The experiment showed that the useful output power could be producted from low-grade thermal energy as well as fluctuating thermal energy.

• 한국추진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.23-29
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• 2010

일반적으로 충동형을 채용하는 초음속 터빈의 경우, 이론적으로 노즐에서 모든 유동의 가속이 이루어지므로, 초음속 노즐은 특히 초음속 터빈의에서 중요한 부분 중의 하나이다. 본 논문에서는 부분 흡입형 초음속 터빈의 노즐 형상에 따른 성능 특성을 분석하기 위하여 유동 해석을 실시하였다. 노즐은 원형 노즐, 정사각 노즐, 직선 사각 노즐과 굽은 사각 노즐 등의 네 종류를 사용하였다. 해석결과 터빈 내에서 발생하는 유체역학적 손실은 노즐 형상에 크게 영향을 받으며, 부분 흡입 손실 또한 노즐 형상에 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 특히, 굽은 사각 노즐이 가장 좋은 성능을 나타내었다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.66-72
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• 2005

본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 유동특성을 알아보기 위해 소형 초음속 풍동을 설계하였으며 Single pass Schlieren system을 이용하여 유동을 가시화하였다. 실험은 2차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 블레이드 앞전 형상과 노즐-익렬 간극에 따라 실시하였다. 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 노즐-익렬, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.157-160
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• 2006

A turbo-expander is developed for the regeneration in the expansion process. The turbo-expander operates in the partial admission and supersonic flow, and an axial-type single stage turbine is applied to the turbo-expander. Its outer diameter is 82mm and the operating gas is R134a. A 15kW reciprocating compressor is applied in this experiment and the turbo-expander is installed in the expansion process instead of the commonly using expansion valve. Two supersonic nozzles are applied for the expansion process. The high speed of R 134a after passing the supersonic nozzles gives the impulse force to the turbo-expander and some powers are generated on this process. A generator is installed at the end of the turbo-expander shaft. The generating output power from the turbo-expander is controlled by the power controller. Pressures and temperatures are measured on the lines for the performance investigation. More than 600W/(kg/sec) are generated in this experiment.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.325-330
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• 2011

동익 오버랩은 축류 터빈의 성능향상을 위해 적용되며, 동익의 익단과 익근에 추가적인 높이를 적용함으로써 충분한 유로를 확보할 수 있다. 특히, 초음속 터빈에서는 동익 유로에서 의 질식 가능성을 줄이며, 설계 압력비를 구현할 수 있도록 한다. 하지만 동익 오버랩을 적용하면, 펌핑손실, 확산손실 등의 추가적인 손실이 동반된다. 따라서 터빈 성능향상을 최대화하기 위해 최적화 기법을 적용하였으며, 최적화 과정의 효율성을 위해 근사 최적화 기법을 사용하였다. 설계변수는 동익 오버랩의 형상변수이다. 연구결과를 통해, 최적화된 동익 오버랩에 의한 상당한 터빈 성능향상을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.61-65
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• 2011

본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 노즐에서 나타나는 유동의 과소 과대팽창 문제를 최적화 기법을 이용하여 비대칭형상을 포함해 설계함으로써 개선시키고자 하였다. 노즐 형상 설계를 위해 8개의 설계변수를 설정하였으며 목적함수로는 후류 영역 출구까지의 정효율이 최대가 되도록 하였다. 최적화에는 iSIGHT-FD가 사용되었으며 근사최적화를 위한 방법으로는 Radial Basis Function을 이용하였다. 노즐유동의 계산에는 상용 코드인 FLUENT 6.3을 사용하였으며 개선된 노즐의 정효율은 기존 대비 1.35% 증가하였고 손실계수는 19.85% 감소하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.62-72
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• 2004

본 연구에서는 우선 전산 결과의 신뢰성을 검증하기 위하여 동일 조건의 실험결과와 비교하였다. 그 결과를 살펴보면 전산결과와 실험결과가 대체적으로 잘 일치하였다. 다음으로 압력면 및 흡입면의 원호반경, 피치 코드비등의 설계인자에 따른 유동해석을 실시하였다. 익렬내의 유동 및 성능 특성은 익렬 앞전 및 노즐 끝단에서 발생하는 충격파와 익렬 내부에서 발생하는 박리에 의해 주로 좌우되었다. 그리고 노즐 끝단에서 발생하는 충격파와 박리는 익렬 내부 유로 면적에 의해서 좌우되었으며, 익렬 앞전에서 발생하는 충격파는 노즐이 차지하고 있는 익렬 개수에 의해 영향을 받았다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.29-38
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• 2015

본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 노즐과 1단 로터 사이 축 간극 거리를 달리하며 3차원 비정상 유동해석을 수행하고 초음속 터빈의 성능 특성을 분석하였다. 계산결과는 기존의 초음속 터빈 효율 경향과 잘 일치하였으며 특정 축 간극 구간에서 효율의 급격한 감소를 보이고 그 이후에는 큰 변화가 없는 구간이 존재함을 확인하였다. 로터 앞전에서 발생하는 충격파의 영향이 노즐 끝단에 전달이 되는 정도에 따라 터빈 내의 여러 성능 특성이 달라짐을 살펴보았고 터빈 스팬 별 손실 특성에서 축 간극이 커질수록 허브 영역에서의 손실이 증가하고 미드스팬 이상의 영역에서 손실이 감소함을 보였다.