Numerical Study of the Supersonic Turbine Performance Variation with respect to the Rotor Profile Diameter

터빈 동익의 프로파일 정의 위치에 따른 초음속 터빈 성능변화에 대한 전산해석 연구

The blades of supersonic turbines with low aspect ratio are usually designed to have the same cross sectional shape in radial direction. The profile diameter definition of turbines may lead to produce unintended flow passage area variations resulting performance degradation. In this paper, the effects of profile diameter definition on the supersonic impulse turbine performance have been investigated. Computational results of three different profile diameters are compared. It has been found that flow passage area variation can be achieved according to designer's intention when blade profile is defined at rotor tip diameter. Furthermore, the turbine blade profile defined at rotor tip showed better performance than the others.

초음속 충동형 터빈과 같이 종횡비가 작은 경우 로터 익형은 반경방향으로 동일한 단면을 갖는 형태로 구현된다. 이 경우 터빈 로터는 터빈 동익의 프로파일 직경에 따라 설계에서 의도하지 않은 유로면적분포와 터빈 성능의 차이를 보인다. 본 연구에서는 터빈 동익 프로파일을 정의하는 직경이 터빈 성능에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 3개의 다른 위치에서 정의된 터빈 로터에 대한 유동해석을 수행하고 결과를 고찰하였다. 계산 결과 팁에서 단면이 정의된 경우 설계에서 의도한 유로면적 변화를 보이며 다른 프로파일 직경에서 정의된 터빈에 비해 우수한 성능을 보임을 확인하였다.