• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권8호
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• pp.99-106
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• 2003

본 논문에서는 액체추진로켓용 터보펌프내 초음속 충동형 터빈의 공력성능 향상을 위해 기하학적 설계변수를 수치적으로 연구하였다. 터빈의 기하학적 설계변수는 아랫면, 윗면 원호반경, 입사각, 익단두께로 설정, 적절한 구속조건을 도입하였고 목적함수로는 최대파워를 채택하였다. 목적함수를 얻기 위해 2-D Navier-Stokes 방정식과 Chien의 k-$\varepsilon$ 난류 모델링을 수치적으로 계산하였다. 초기모델에서 이형 중앙부에 흐름박리를 볼 수 있었으나 개선된 익형에서 흐름박리는 제거되었다. 본 연구를 통해 약 3.2 %의 축 파워가 증대되었다.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제12권4호
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• pp.48-55
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• 2008

본 연구에서는 파이로 시동기의 고온고압 가스에 의해 구동되어지는 부분입사형 초음속 터빈의 익렬 엣지 형상에 따른 터빈 블레이드의 표면 가스온도 분포를 분석하기 위하여 초음속 터빈 내부의 온도발달 특성 해석을 실시하였다. 시동 초기의 터빈 블레이드의 표면 가스온도 분포 발달을 살펴보기 위해서 각각의 엣지 형상에 대해 터빈의 회전수를 바꾸어가며 계산을 수행하였다. 터빈 블레이드 엣지 형상은 샤프형과 라운드형 두 가지 종류를 선택하였고, 터빈의 회전수는 두 가지 형상 모두 $0{\sim}10,000rpm$의 회전 속도를 주어 계산을 실시하였다. 터빈의 회전수가 증가할수록 터빈 블레이드 표면의 평균 온도는 하강하였고, 사프형 엣지 형상이 라운드형 엣지 형상에 비해서 터빈 블레이드의 표면 온도 분포가 전반적으로 낮은 분포를 나타내었다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제6권1호
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• pp.1-7
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• 2005

The inlet boundary condition of computations about the supersonic turbine flow is commonly applied as far-field inlet boundary condition with specified velocity. However, the inflow condition of supersonic turbine is sometimes affected by the shocks or expansion waves propagated from leading edges of blade. These shocks and expansion waves alter the inlet boundary condition. In this case, the inlet boundary condition can not be specified Therefore, in this paper, numerical analyses for three different inlet conditions - fa-field inlet boundary condition, inlet boundary condition with a linear nozzle and inlet boundary condition with a converging-diverging nozzle - have been performed and compared with experimental results to solve the problem. It is found that the inlet condition with a linear nozzle or a converging-diverging nozzle can prevent changing of inlet boundary condition, and thus predict more accurately the supersonic flow within turbine cascade than a far-field inlet boundary condition does.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.349-354
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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.

• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.173-179
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• 2012

본 논문에서는 부분 흡입형 초음속 터빈의 로터 블레이드에 ${\pm}15^{\circ}$의 스윕 각도를 적용하여 그에 의한 효과와 공력 특성을 살펴보기 위해 정상상태 유동해석과 비정상상태 유동해석을 동시에 수행하고 그 결과를 비교해 보았다. 3차원 Navier-Stokes 유동해석에는 상용 코드인 FLUENT 6.3 Parallel을 사용하였다. 모든 계산 케이스들에서 정상상태 유동해석에 비해 비정상상태의 경우가 손실이 더욱 크게 나오는 결과를 나타내었다. 후방스윕(BSW)모델은 기준모델(NSW)에 비해 팁 간극으로 빠져나가는 누설 손실량을 줄이는데 큰 효과가 있었고 비정상상태 유동 해석에서는 로터 출구면 정효율의 증가현상이 더욱 뚜렷하게 나타났다.

• 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.