• 한국항공우주학회지
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• 제41권7호
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• pp.539-546
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• 2013

항공기용 터보팬 엔진에서 압축기 성능이 단 시간에 변화가 클 경우, 이를테면 항공기가 이륙하는 상황에서와 같이 엔진 회전속도(RPM)를 공회전(idle) 상태에서 최대로 증가 시킬 때, 항공기의 엔진 성능이 급격하게 변화하므로 압축기 내에서 서지현상이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 서지현상 발생 방지를 그 목적으로 하였다. Simulink를 이용하여 특정 상황에서 압축기 내에 일어나는 동적 움직임을 모사하였다. 연료유량을 입력값으로 하고 그에 따른 RPM, 공기유량은 전달함수로 나타냈으며, NPSS를 통해서 획득한 압축기 성능 맵을 통해 서지마진을 출력하였다. 서지마진을 기준 값 10%와의 차이를 PD제어하여 IGV(Inlet Guide Vane)각을 변화시킴으로써 즉, VIGV를 이용하여 압축기 내의 서지라인과 운용점 사이의 마진을 증가시켜 서지현상이 발생하는 것을 방지하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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• pp.28-28
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• 2002

가스터빈 엔진을 운용하는 데 있어서 가/감속율을 크게 하면 엔진성능 천이 시간은 짧으나 압축기에서의 서지나 터빈 입구온도의 급격한 상승이 발생할 수 있으며 가/감속율을 작게 하면 엔진은 안정적이나 천이시간이 길어지게 되어 결과적으로 엔진의 동적 응답성이 나빠지게 된다. 또한 압축기에서 발생할 수 있는 서지를 방지하기 위하여 압축기 서지 마진이 l0%∼20%인 서지 한계선(조정선)을 설정하여 엔진이 서지 한계선을 넘지 않도록 제어한다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.18-24
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• 2004

가스터빈엔진 압축기의 서지마진을 구하기 위하여 연료 돌출 시험을 수행하였다. 본 시험에 사용된 연료 돌출 신호는 엔진 제어기 신호에 중첩되어 연료 밸브를 제어하는 데 사용되었으며 신호 중첩을 위해 연료 제어기와 함수 발생기로 구성된 보조시스템이 사용되었다. 한국항공우주연구원의 고공엔진시험설비에서 실제 엔진 시험이 이루어졌으며 예비 시험결과, 연료 돌출 신호는 연료 라인과 압축기 토출부에서의 압력 신호와 잘 일치하였다. 이에 따라 특정 속도에서의 서지점을 측정하기 위한 시험이 수행되었으며 시험 결과 연료 돌출시험이 서지 측정에 매우 효과적임을 확인하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.38-45
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• 2008

This study presents a numerical procedure to optimize the compressor design to increase the surge margin of compressor with response surface method (RSM). The Box-Behnken design method is used to reduce the number of calculation for fitting the second-order response surface. In order to consider the increase of surge margin during numerical optimization without any calculation at the surge point, the slope of compressor characteristic curve at the design point is suggested as an objective function in the present optimization problem. Mean line performance analysis method is used to get the design and off-design characteristic curves of centrifugal compressor. The impeller exit angle, impeller exit height and impeller radius are chosen as design variables. The optimum shapes show the increase of surge margin for the surge margin optimization and increase of efficiency for the efficiency optimization in comparison with an initial shape.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.23-31
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• 2004

An experimental study on the performance and instability development characteristics of a centrifugal compressor equipped with an adjustable inlet guide vane has been performed with varying guide vane angles. The test was conducted at the design speed of 20,800 rpm for 6 guide vane angles : $-30^{\circ},\;-20^{\circ},\;10^{\circ},\;0^{\circ},\;10^{\circ},\;20^{\circ},\;30^{\circ}$. Unsteady pressures were measured using high-frequency pressure transducers at the inducer to investigate the instability phenomena such as rotating stall and surge inside the compressor. From the unsteady measurements, it is found that the transient process from rotating stall to surge was mainly affected by inlet guide vane angles. The results of the present study can be applied to the instability control of the centrifugal compressors using a adjustable inlet guide vane.

• 한국추진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.52-61
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• 2015

본 연구에서는 가변 입구 안내익과 블리드 공기 스케줄에 따른 터보팬 엔진에서의 천이 성능특성을 수치적으로 분석하였다. 대상 엔진으로 저 바이패스비 혼합 흐름 터보팬 엔진을 선정하였다. 압축기 가변 입구 안내익에 따른 성능 변화를 고려하기 위해 평균 반경 해석법을 이용하여 압축기 성능성도를 도출하고 엔진 해석 프로그램에 입력하였다. 정상상태 조건에서 축류 압축기 서지마진 10%를 만족하도록 회전속도에 따른 가변 입구 안내익과 블리드 공기 스케줄을 각각 도출하였다. 도출된 스케줄을 이용하여 엔진 천이 성능해석을 수행하였다. 엔진 천이 성능해석 수행 결과 가변 입구 안내익을 사용하는 경우가 블리드 공기를 사용하는 경우보다 천이과정에서 높은 서지마진과 낮은 터빈 입구 온도를 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.26-34
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• 2008

This study presents an aerodynamic design and an experimental performance test of a turbo air compressor consisted of mixed-flow impeller and curved diffuser for the PEM fuel cell vehicle application. Many studies compare the efficiency, cost or noise level of high-pressure and low-pressure operation of PEM fuel cell systems. Pressure ratio 2.2:1 is considered as design target The goal of compressor design is to enlarge the flow margin of compressor from surge to choke mass flow rate to cover the operational envelope of FCV. Large-scale rig test is performed to evaluate the compressor performance and to compare the effects of compressor exit pipe volume to stall or surge characteristics. The results show that the mixed-flow compressor designed has large flow margin, and the flow margin of compressor configuration with small exit volume is larger than that with large exit volume.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권11호
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• pp.1015-1022
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• 2013

본 연구에서는 현재 개발중인 200kW 급 마이크로 가스터빈의 운전 특성을 모사하였다. 세부적인 성능 데이터를 이용하여 부분부하 제어방식(터빈 입구온도 제어방식(constant TIT control)과 터빈 출구온도 제어방식(constant TET control))과 외기온도에 따른 성능 및 작동특성을 분석하였다. 넓은 운전 범위에 대하여 압축기 서지마진과 터빈 입출구 온도 같은 작동 파라미터의 민감도를 단위 연료량 변화에 따라 예측하였다. 정상상태 계산으로 부분부하 변동 시 최대서지마진의 감소에 대한 정보를 민감도 분석을 통해 알 수 있다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.11-16
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• 2011

This paper presents a numerical study of casing treatments on a centrifugal compressor stage to improve stability and the surge margin. High efficiency, a high pressure ratio, and a wide operating range are required for a high performance centrifugal compressor. In the present study, a ring groove arrangement was applied to the transonic centrifugal compressor. According to the numerical analysis using a commercial code ANSYS-CFX, the unstable phenomena limiting the range of the centrifugal compressors were compared with and without a ring groove. Although the ring groove decreased the efficiency, but increased the operating range by suppressing a flow separation at the leading-edge of the impeller especially near shroud part. Newly designed ring groove arrangement improved the compressor performance and increased the operating range of the compressor.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.24-29
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• 2010

This paper presents a study on the performance of NASA Rotor 37 with the casing grooves based on three-dimensional numerical analysis. Reynolds-averaged Navier-Stokes equations are solved on a hexahedral grid with the shear stress transport model as a turbulence closure model. The governing equations are discretized by a finite volume method. The validation of the numerical results is performed through experimental data for the total pressure ratio and the adiabatic efficiency. The investigation for an axial compressor with a smooth casing and the casing grooves is carried out to compare the performance parameters, for example, surge margin and efficiency, etc. The surge margin is improved in the case of the casing grooves while remarkable improvement of the efficiency is not produced. The result shows that the casing groove is beneficial to expand the operating range of NASA Rotor 37.