• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.362-366
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• 2010

본 연구에서는 2단형 초음속 터빈의 유동에 대한 전산해석을 수행하고 그 결과를 비교 분석하였다. 2단 전체에 대한 계산을 상용 유동해석 프로그램인 $FLUENT^{TM}$사용하였다. 2단 동익에 대한 계산을 통하여 2단 동익의 중첩높이의 변화에 따른 터빈의 성능변화를 고찰하였다. 또한 2단 동익에서 슈라우드의 유 무에 따른 터빈의 성능변화를 고찰하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.19-28
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• 2011

본 연구에서는 속도 복합형 초음속 충동형 터빈의 최적 동익 오버랩을 선정하기에 앞서, 사전연구차원에서 동익 오버랩에 따른 터빈 성능특성을 분석하였다. 축대칭 노즐과 환형 노즐 대신에 사각단면 초음속 노즐이 적용된 속도 복합형 터빈에 대해 연구를 수행하였다. 상용 유동해석 프로그램을 이용한 터빈의 3차원 전산해석을 통해 익근보다는 익단에 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능을 향상시키는데 더 효과적이며, 익근과 익단 모두 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능 향상 가장 큰 것으로 나타났다. 2단 동익 오버랩의 경우, 전체 터빈에서 2단이 발생시키는 출력이 약 22~23%에 지나지 않으므로 2단 동익 오버랩에 의한 터빈 성능 향상은 크지 않은 것으로 파악되었다.

• 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.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권11호
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• pp.3022-3030
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• 1995

The irreversibility of condensation process in the supersonic flow of steam turbine cascade causes the entropy to increase and the total pressure loss to be generated. In the present study, in order to investigate the moist air flow in two dimensional steam turbine cascade made as the configuration of the last stage tip section of the actual steam turbine moving blade, the static and total pressures along suction side of the blade are measured by pressure taps and Pitot tube. The flow field is visualized by a Schlieren system. The effects of stagnation temperature and the degree of supersaturation on energy loss and entropy change in the flow are clearly identified.

• 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.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.44-52
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• 2009

Small scale steam turbines are used as mechanical drivers in chemical process plant or power generators. In this study, a design technology was developed for a 100kW class steam turbine which will be used for removing $CO_2$ from the emission gas on a reheated cycle system. This turbine is operated at a low inlet total pressure of $5\;kgf/cm^2$. It consists of two stages and operates at the partial admission. For the meanline analysis, a performance prediction method was developed and it was validated through the performances on the operating small steam turbines which are using at plants. Their results showed that the output power was predicted within 10% deviation although the steam turbines adopted in this analysis were operated at different flow conditions and rotor size. The turbine blades was initially designed based on the computed results obtained from the meanline analysis. A supersonic nozzle was designed on the basis of the operating conditions of the turbine, and the first stage rotor was designed using a supersonic blade design method. The stator and second stage rotor was designed using design parameters for the blade profile. Finally, Those blades were iteratively modified from the flow structures obtained from the three-dimensional flow analysis to increase the turbine performance. The turbine rotor system was designed so that it could stably operate by 76% separation margin with tilting pad bearings.

• International Journal of Aerospace System Engineering
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• 제3권1호
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• pp.25-29
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• 2016

This paper highlights the performance of an impulse turbine which is a part of turbopump in a liquid rocket first stage engine. The turbopump, currently under development at Korea Aerospace Research Institute, has an impulse type turbine with 12 nozzles and a single rotor. The impulse turbine can archive high specific power with the low gas flow rates. The supersonic impulse turbine with a single rotor can make a simple structure. High-pressure gases are converted into the dynamic energy with flows through the 12 nozzles and drive the rotor to make the power for the pumps. The turbine test was performed in the high-pressured turbine test facility with air gas instead of burned gas. A hydraulic dynamometer was used to absorb the power from the turbine and control the rotational speed and torque. The test points were at several pressure ratios with 7 different rotational speeds. Results showed the efficiency was highest at the design pressure ratio. The efficiency was insensitive to the pressure ratio variation than the rotational speed. It was a typical characteristic in an impulse turbine.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.830-834
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• 2011

본 연구에서는 액체로켓엔진의 터보펌프용 초음속 터빈 로터 블레이드에 스윕 각도 ${\pm}15^{\circ}$를 적용하여 전방스윕(FSW), 후방스윕(BSW)모델의 유동형태 및 성능을 기준모델(NSW)과 비교하여 스윕 적용의 효과를 살펴보았다. 3차원 Navier-Stokes 유동해석에는 상용 코드인 FLUENT 6.3 Parallel을 사용하였다. BSW 모델은 기준 모델(NSW)에 비해 팁 간극으로 빠져나가는 누설 손실량을 줄이는데 효과가 있었고 정효율 증가에도 영향을 미쳤다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.1-8
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• 2013

본 연구에서는 액체로켓엔진의 터보펌프용 초음속 터빈 로터 블레이드에 스윕 각도 ${\pm}15^{\circ}$를 적용하여 전방스윕(FSW), 후방스윕(BSW)모델의 유동형태 및 성능을 기준모델(NSW)과 비교하여 스윕 적용의 효과를 살펴보았다. 3차원 Navier-Stokes 유동해석에는 상용 코드인 FLUENT 6.3 Parallel을 사용하였다. BSW 모델은 기준 모델(NSW)에 비해 팁 간극으로 빠져나가는 누설 손실량을 줄이는데 효과가 있었고 정효율 증가에도 영향을 미쳤다. BSW 모델은 앞전 충격파의 강도를 다소 완화 시키고 허브 부근의 영역에서 다른 모델에 비해 좋은 성능을 보인다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.561-565
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• 2009

초음속 충동형 터빈의 성능에 관해 시험적 방법으로 고찰하였다. 초음속 충동형 터빈은 고온, 고압의 연소가스로 구동되나, 연구원 내의 시험장치 한계 및 위험성으로 인해 고압의 공기를 이용하여 상사점에 대한 성능 시험을 수행하여 실매질 시험시의 터빈 성능을 예측하였다. 실제 연소가스로 구동되는 노즐 면적을 가지는 본품용 터빈 시험기를 공기로 구동시킬 경우 상사 조건을 정확히 맞추기는 어렵다. 그러므로 두 가지 상사 조건 시험을 통해 실제 설계점은 두 가지 상사점 사이에 존재하며 이 설계점은 공기의 물성치에 맞게 계산된 노즐 면적을 가지는 시험용 터빈 시험기를 통해 예측된 상사점과 비슷한 구간에 있음을 나타내었다.