Effects of the design variables and their constraints on the stage performance of an axial flow turbine

축류 터빈의 설계 변수 및 설계 변수의 제한조건이 성능에 미치는 영향

A simulation program is developed to analyse the performance of an axial flow turbine stage based on the meanline prediction method. The gradient projection method is utilized to minimize the aerodynamic losses under the specified constraints on such as flow coefficient, total pressure ratio, stage power and blade loading coefficient. After obtaining the optimum point for minimizing the stage loss, a sensitivity analysis is carried out ground the optimum point to find the effects of the design variables and the design constraints on the stage performance. The result of the senitivity analysis under a constant blade loading coefficient shows that the total loss is more sensitive to the mean diameter, the absolute flow angle at nozzle outlet, the relative flow angle at rotor outlet and the axial mean velocity compared to the chords and the pitches. Moreover, the design constraints on the degree of reaction at root and the blade length-to-diameter ratio are found to be most influencial on the maximization of the overall aerodynamic efficiency.

본 연구에서는 축류 터빈의 최적 설계 계산에서 사용 용도에 따라 달리 적용 될 수 있는 특정 제한조건, 즉 유량 계수, 압력비, 출력 그리고 하중 계수를 각각 고 려하였을 경우에 최대 효율을 가지기 위한 최적 조건을 계산하고자 한다. 또한 단일 설계 변수의 민감도(sensitivity) 뿐만 아니라, 단일 민감도에서 성능에 큰 영향을 주 는 설계 변수들에 대하여 복수 민감도를 나타내어 설계 변수 및 설계 제한 조건이 축 류 터빈의 성능에 미치는 영향을 조사하고자 한다.