• 에너지공학
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• 제20권4호
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• pp.338-345
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• 2011

희박예혼합 가스터빈 연소기에 적용되는 스월 유동은 연소효율증가와 배기가스저감을 목적으로 적용된 것로 연소기 내 유동장의 전단층생성에 의한 재순환영역이 생성되게 한다. 이러한 재순환영역은 연소가스 재순환에 의한 화염온도와 화염길이를 낮추는 효과를 가지고 있다. 또한 희박연소에서 연소불안정성 억제효과도 있다. 본 연구에서는 모형가스터빈연소기에서 스월러를 이용하여 스월유동을 유도하고, 연소기 노즐에서 평균속도가 일정 할 때의 스월수 증가에 따른 유동장의 속도분포 특성을 분석하였으며 이때 PIV 계측 실험과 난류통계기법을 이용하여 난류인자들을 도출하였다. 스월수의 증가는 연소기 내부 유동장의 형태가 바뀌게 되고, 재순환영역의 위치가 연소기 노즐방향으로 이동하게 되어 화염길이를 줄여 주며, 난류강도와 난류길이 스케일이 감소하게 되어 에디의 크기가 작아짐을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권9호
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• pp.943-954
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• 2010

본 연구에 적용된 터빈은 반경류형이며, 동익의 외경은 108 mm이다. 터빈은 1.4-4.1%의 낮은 부분분사율에서 작동하므로 익형은 축류형으로 설계되었으며 3단으로 구성되었다. 터빈에서 부분분사율과 팁간극 및 노즐유동각의 변화에 따른 성능의 변화를 측정하였다. 또한 터빈의 단수를 변경하면서 각 단수에서 발생되는 출력의 차이에 대한 측정이 이루어졌다. 본 연구의 터빈은 다양한 작동조건에서 운전되므로 넓은 작동범위에 따른 비교를 위하여 회전수를 변경하면서 탈설계 영역에서의 성능 평가가 이루어졌다. 뿐만 아니라 다양한 작동조건에 합당한 시스템의 평가를 위하여 총비오크가 얻어졌다. 아울러 소형터빈의 설계 및 성능예측을 위하여 유동해석을 수행하였으며 얻어진 예측의 결과는 실험으로 얻어진 결과와 잘 일치하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.1-9
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• 2007

많은 산업체들은 현재 연소기의 열효율을 증가시키기 위해 노력하고 있으며, 증가되는 NOx 발생으로 환경적인 규제에 직면하고 있다. 우리는 이렇게 열효율 증가와 NOx 발생 감소를 동시에 해결할 수 있도록 새로운 방법을 연구하였다. 이 새로운 개념은 확실히 NOx와 같은 오염물질을 절감시키며, 동시에 반경방향 열전달을 증가시키는 것으로 알려져 있고 이를 세차제트 연소기라고 부른다. 이러한 세차제트 노즐의 특징은 가스터빈의 연소효율의 증가로 이어질 수 있을 것이다. 기본적인 세차제트 노즐에 대한 특설파악을 위해 FLUENT를 이용한 수치해석, 레이저를 이용한 가시화 시험을 진행하였고, 노즐단면에서의 속도분포를 다른 논문의 실험결과와 비교하였다. Centerbody가 있는 경우 세차현상이 잘 일어났고 노즐 출구에서의 확산각이 증가함을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제3권2호
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• pp.50-55
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• 2004

이륙중량 900㎏의 CRW 비행체에 맞게 설계한 추진시스템에 대해서 회전익모드 및 천이모드에서의 성능해석을 수행하였다. 추진시스템은 터보제트엔진, 덕트류 및 노즐로 구성된다. 엔진 터빈출구부터 노즐까지의 덕트 내부유동을 1차원 유동으로 가정하여 압축성, 점성유동해석을 하였다. 특히 로터 블레이드내의 유동은 점성효과와 함께 원심력의 효과도 고려하였다. 계산결과로 회전익모드에서 요구동력을 만족시키기 위한 엔진 Throttle 범위와, 천이모드에서 요구동력 및 요구출력을 만족시키기 위한 엔진 Throttle, 유량배분, 로터회전속도, 순항 노즐면적 등을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.136-142
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• 2007

본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 유동특성을 알아보기 위해 소형 초음속 풍동을 설계하였다. 실험은 2차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 터빈 설계 인자 중의 하나인 터빈 축 간격비에 따라 실시하였으며 단일경로 슐리렌(Schlieren) 시스템을 이용하여 유동을 가시화하였다. 그리고 다채널 압력측정 시스템을 이용하여 터빈 익렬 내의 정압력과 전압력을 측정하였다. 이러한 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 유동박리, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.10-18
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• 2007

본 연구에 채택된 마이크로터빈은 축류형 터빈으로 2단으로 구성되어져 있으며 로터 유로에서의 평균반경이 8.4 mm이다. 이러한 소형 터빈은 마이크로 동력시스템의 드라이브로 사용되어질 수 있으며 무부하 상태에서 100,000 RPM의 회전속도에 도달한다. 하지만 낮은 부분분사에서 작동하므로 동익과 정익의 익형각에 따라 성능의 변화가 발생되어진다. 따라서 노즐, 정익, 동익의 익형각을 변경하면서 비출력과 총 비토오크를 측정하여 각각의 성능을 분석하였다. 성능실험의 결과에 의하면 동익 익형각의 변화에 따라 총 비토오크가 15%까지 변경되어졌으며 최적의 입사각은 $10.3^{\circ}$ 정도였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.857-862
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• 2011

상세 화학반응 모델을 이용하여 3차원 터빈 배기가스 유동을 2차원 축대칭 유동으로 가정하여 해석하였다. GRI의 35 화학종 217 단계의 상세 모델과 메탄 반응만을 간략화 시킨 11화학종 15단계 모델을 적용하여 비교하였다. 메탄 화학반응을 적용한 결과 저부에서 터빈 배기가스의 이차 연소가 나타났고 터빈 배기 노즐이 없는 경우에 비하여 온도가 600K 정도 더 높게 나타났다. 실제 3차원 문제에서는 국부적인 온도는 더 높을 수 있음을 의미한다. 화학 반응 모델에 따라 저부에서의 연소 영역과 화학종 분포도 약간 다르지만 저부에서의 이차 연소는 모두 포착하였다. 다만 간략화된 모델인 경우 엔진 플룸의 구조에 약간의 영향을 주는 것을 관측된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.387-392
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• 2006

본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 유동특성을 알아보기 위해 소형 초음속 풍동을 설계하였다. 실험은 익렬 위치에 따른 초음속 터빈의 유동 특성을 파악하고 확산 손실이 발생하는 특성을 알기 위해 익렬의 위치를 조절해가며 2차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 실시하였다. Z-type 슐리렌(Schlieren) 시스템을 이용하여 유동을 가시화 하였다. 이러한 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 유동박리, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2003년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.514-519
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• 2003

The objective of this study is to document the secondary flow and the total pressure loss distribution in the contoured endwall installed linear turbine nozzle guide vane cascade passage and to propose an appropriate contraction ratio of the contoured endwall which shows the best loss reduction among the simulated cases. In this study, three different contraction ratio of contoured endwalls have been tested. This study was performed by experimental method and when the contoured endwall has the contraction ratio of 0.17 on exit height the results showed the best loss reduction.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.265-271
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• 2007

본 연구에서는 자체 설계한 소형 초음속 풍동을 이용하여 초음속 충동형 터빈의 유동 특성을 살펴보았다. 터빈 익렬 위치에 따른 초음속 터빈 내부의 유동 특성을 파악하고 확산 손실이 발생하는 특성을 알아보기 위해 터빈 익렬 위치를 조절해가며 2차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 실험을 실시하였다. 터빈 익렬 내부의 유동 가시화를 위해 Z-type 슐리렌(Schlieren) 시스템을 사용하였으며 압력변환기와 압력스캐너를 이용하여 터빈 익렬 내부의 정압력과 익렬 후류의 전압력을 측정하였다. 이러한 일련의 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 유동박리, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었으며 터빈 익렬 위치에 따른 터빈 내부의 유동 특성을 파악할 수 있었다.