본 연구에서는 커빅커플링의 설계, 구조해석, 고온 비틀림시험 및 실형상 축-디스크를 제작/조립성 검토를 통해 터보펌프 터빈에의 적용 가능성을 타진하였다. 커플링의 치형은 Gleason 치형을 기본형상으로 하여 설계운용조건의 1.5배의 토크값을 기준으로 설계를 진행하였다. 구조해석 및 고온비틀림 시험을 통해 하중조건하의 안정성을 확인하였으며 특히 비틀림시험 후 커플링의 변형은 미미함을 확인하였다. 커빅커플링을 적용한 실형상 디스크 제작 및 조립시험을 통해 설계요구조건을 하회하는 디스크의 외주 및 축방향 흔들림 그리고 조립재현성을 확인하였다.
A fluid-solid conjugate solver has been newly developed and applied to an actual engine disk system. Most of the currently available conjugate solvers lack the special thermal modeling for turbomachinery disk system applications. In the present new code, these special models are implemented to expand the applicability of the conjugate method and to reduce the required computational resources. Most of the conjugate analysis work so far are limited to the axisymmetric framework. However, the actual disk system includes several non-axisymmetric components which inevitably affect the local heat transfer phenomena. Also the previous work devoted to this area usually concentrate their efforts on the steady-state thermal field, although the one in the transient condition is more critical to the engine components. This paper presents full 3D conjugate analysis of a single stage high pressure turbine rotor-stator disk system to assess the three-dimensional effects (Fig. 1). The analysis is carried out not only in the steady-state but also in the engine accelerating transient condition. The predicted temperatures shows good agreement with measured data.
The main purpose of this study is to identify the vibrational characteristics for the LP blades of Korean standard fossil power plants. Modal tests for the 6 stage blade with boundary condition in which the root of blades are constrained with the disk were conducted, and FE analysis was also did with the same boundary condition. The steady-stress and modal analyses for the coupled bladed-disk system of LP turbine stages were completed. The dynamic analysis and fatigue analysis were followed to diagnose the integrity of LP turbine blades.
Process design is one of the most important fields in metal forming, where the finite element method has appeared a useful method for industrial applications. In this study. A finite element method has been applied for iso-thermal forging design in turbine disk. This kind of approach is good for minimize actual redesign of die. which can reduce die production cost. - vital importance in current industrial environment.
본 연구에서는 터빈 로터 디스크 키웨이에 발생하는 균열의 상세 정보를 추출하기 위하여 초음파 신호처리 알고리즘을 개발하였다. 초음파 검사 시스템에 의한 터빈 로터 디스크 키웨이 시험편의 초음파 신호로부터 B-주사 이미지를 구성하였다. 구성된 B-주사 이미지를 2차원 신호처리를 위한 입력영상으로 이용하여, 전처리, 균열후보영역 검출, 균열영역 판별 및 균열정보 추출의 4단계로 알고리즘을 구성하였다. 개발된 초음파 신호처리 알고리즘을 이용한 실험을 통하여, 개발된 알고리즘이 키웨이 부위에 발생하는 균열의 특징정보 추출에 의한 균열의 정량적인 평가에 효과적임을 확인하였다.
The disk/blade assembly of a turbine engine is made in the shape of a dovetail type or a fir-tree type. Since disk fillet regions or contact surfaces undergo high stress comcentration, fatigue cracks frequentrly occur in the disk/blade assembly. Therefore, it is necessary to analyze the stress distributions in the fir-tree type disk/balde assembly and predict the region of fatigue failure. The stress distributions of the disk/blade assembly were investigated by using the photoelastic method and the finite element method. Two dimensional photoelastic techniques were used to investigate the stress distributions of contact surfaces and fillet regions. TH stress distributions were obtained by the shear-difference method and were compared to the finite element results. It was found that maximum tensile stresses were higher in the fillet region thatn in the contact surfaces of the fir-tree models. The finite element results showed good agreement with the experimental results.
회전형 도장기기의 핵심 부품인 공기 터빈 및 무화 디스크 설계를 위한 기본 설계개념 및 방법을 제시하였고, 이를 이용하여 도장기기를 설계, 제작하였다. 제작된 도장기기의 회전수 및 유량의 측정 결과는 전산유체역 학적 해와 잘 일치하였다. 또한 공기 터빈 및 디스크 설계 사양에 따라 도장기기의 회전수가 현저히 변화됨을 알 수 있었고, 공기 터빈의 유로 기울기 $20^{\circ}$, 노즐 수 2개일 때의 도장기기 성능이 가장 우수하였다.
The characteristics and good corrosion resistance at room and elevated temperatures led to increasing application of Ti-alloys such as aircraft, jet engine, turbine wheels. In forging of Ti-alloy at high temperature, die chilling and die speed should be carefully controlled because the flow stress of Ti-alloy is sensitive to temperature, strain and strain-rate. In this study, the forging of turbine disk was numerically simulated by the finite element method for hot-die forging process and isothermal forging process, respectively. The effects of the temperature changes, the die speed and the friction factor were examined. Also, local variation of process parameters, such as temperature, strain and strain-rate were traced during the simulation. It was shown that the isothermal forging with low friction condition produced defect-free disk under low forging load. Consequently, the simulational information will help industrial workers develope the forging of Ti-alloys including 'preform design' and 'processing condition design'. It is also expected that the simulation method can be used in CAE of near net-shape forging.
일반적인 선형 탄성해석 경계 요소법이 초 고속 회전과 정상 열전도에 의한 열 탄성 효과가 고려된 문제에 적용되었다. 축대칭 경계 요소법 구성이 요약되었고, 등가 경계 적분 방정식의 물체력 핵 함수의 체적 적분 전환방법에 일반화된 내적과 벡터 연산법 개념이 도입되었다. 고차 경계 요소 적용을 위한 이산화 수치 해석법이 요약되었고, 소형 젯트 엔진(ADD 500)의 터어빈 로우터 디스크의 해석 결과가 유한 요소해와 비교되었다.
The forging process design and microstructure evolution for gas turbine disk of a Waspaloy is investigated in this study. Parameters related to deformation are die and preform geometry, and forging temperature of die and workpiece. Die and preform design are considered to reduce the forging load, and to avoid the forging defects. Blocker and finisher dies for multistage forging are designed and the initial billet geometry is determined. The control of hot forging parameters such as strain, strain rate and temperature also is important because the microstructure change in hot working affects the mechanical properties. The dynamic recrystallization evolution has been studied in the temperature range 900-$1200^{\circ}C$ and strain rate range 0.01-1.0s-1 using hot compression tests. Modeling equations are required represent the flow curve, recrystallized grain size, recrystallized volume fraction by various tests. In this study, we used to thermo-viscoplastic finite element modeling equation of DEFORM-2D to predict the microstructure change evolution during thermo-mechanical processing. The microstructure is updated during the entire thermal and deformation processes in forging.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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