• 동력기계공학회지
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• 제16권1호
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• pp.44-50
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• 2012

팁 간격의 크기가 냉각탑용 축류팬의 성능과 누설 유동에 미치는 영향을 조사하기 위해서 서로 다른 2가지 팁 간격을 가진 경우에 대해서 점성유동을 해석하였다. 케이싱 내에서 작동하는 축류팬 주위의 유동을 연속방정식, Navier-Stokes 방정식 등을 지배방정식으로 사용하여 수치해석 하였다. 난류유동에 나타나는 레이놀즈 응력은 ${\kappa}-{\epsilon}$ 난류모델을 사용하여 계산하였다. 전체적으로 H형 격자계를 사용하였으며, 팁 주위의 유동을 해석하기 위해서 팁 영역 주위에 부분적으로 조밀한 격자를 두었다. 팁 간격이 증가하면 누설 유동의 증가로 인한 유동 손실의 증가로 전압상승과 수력효율이 감소하였다. 팬 직경에 대한 팁 간격이 0.4%에서 1.0%로 증가하면 전압상승 값이 약 10% 정도 감소하였으며, 수력효율은 약 3% 정도 감소하였다. 팁 간격이 팁 근처 날개 주위의 압력에 미치는 영향을 보면, 팁 간격이 증가하여 누설 유동이 증가하면 흡입면과 압력면의 압력차가 전연 부근에서 감소함을 알 수 있었다. 누설 와류의 중심은 코드를 따라서 흡입면으로 부터 떨어져 나가면서 형성됨을 알 수 있었다. 누설 와류의 위치를 보면 팁 간격이 증가하면 와류 중심의 위치가 흡입면 쪽으로 이동하고, 흡입면에서 떨어진 거리도 날개 후반부에서 증가 폭이 커지는 포물선 형태로 증가함을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.382-386
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• 2006

초음속 충동형 터빈에 대하여 로터 팁 간극이 터빈 성능에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 팁 간극이 변화된 터빈에 대하여 3차원 유동해석을 수행하였다. 계산 결과 팁 간극이 증가함에 따라 터빈의 효율이 감소하고 팁으로 유출되는 유량이 증가함을 확인하였으며 팁 간극에 의한 유동교란보다는 누설손실 의한 영향이 터빈성능감소에 더 큰 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.2162-2167
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• 2003

It is well-known that high anisotropic characteristic of turbulent flow field is dominant inside tip leakage vortex. This anisotropic nature of turbulence invalidates the use of the conventional isotropic eddy viscosity turbulence model based on the Boussinesq assumption. In this study, to check whether an anisotropic turbulence model is superior to the isotropic ones or not, the results obtained from steady-state Reynolds averaged Navier-Stokes simulations based on the RNG ${\kappa}-{\varepsilon}$ and the Reynolds stress model in two test cases, such as a linear compressor cascade and a forward-swept axial-flow fan, are compared with experimental data. Through the comparative study of turbulence models, it is clearly shown that the Reynolds stress model, which can express the production term and body-force term induced by system rotation without any modeling, should be used to predict the complex tip leakage flow, including the locus of tip leakage vortex center, quantitatively.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제28권5호
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• pp.735-745
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• 2004

A linear cascade of NACA 65-1810 profiles are investigated for tip leakage flow characteristics. and calculation results are compared with experimental result. STAR-CD commercial code was used to solve the three dimensional incompressible Navier-Stokes equation that was adopted for steady flow and high Reynolds $\kappa$- $\varepsilon$turbulent model. Numerical calculation of a linear cascade is carried out to investigate effect of tip clearance on pitchwise variations of velocity Profiles. and static pressure distributions on the blade surface at spanwise positions. In case of evolution of tip vortex core location. tip vortex geometry and static pressure at the center of the tip vortex core compared with experimental results. Calculation results are agreed well with the experimental data, and validated. The static pressure losses by tip leakage flow at 2% tip clearance were more than those at 1% tip clearance.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.387-391
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• 2009

소형 무인항공기 추진용 덕티드 팬의 실험적 연구가 수행되었다. 이 논문에서는 덕티드 팬의 입구, 로터 뒤, 스테이터 뒤에서 허브에서 팁 방향으로 $45^{\circ}$ 경사 열선으로 측정하여 비정상 3차원 유동 특성을 연구하였다. 경사열선 요각을 고정시켜 데이터를 획득하였다. 이 데이터는 위상평균기법을 이용하여 평균되었다. 이 데이터는 Newton-Rhapson 수치해법을 통하여 3개의 비선형 연립방정식을 풀었다. 축 방향, 반경 방향 그리고 원주 방향 속도의 윤곽을 통해 팁 후류, 이차유동 그리고 팁 누설유동과 같은 유동 특성을 확인 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.160-163
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• 2010

부분흡입형 초음속 터빈의 노즐과 1단 로터 사이의 축방향 간극이 터빈의 단 성능과 유동장에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 터빈에 대한 3차원 유동해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 상용 유동해석 프로그램 $FLUENT^{TM}$를 사용하였으며 다섯 가지 경우의 축간극에 대해 계산을 하였다. 노즐-로터 축간극이 팁 누설 유량의 증가와 로터 출구의 유동각에 영향을 주는 것을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제26권3호
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• pp.353-361
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• 2002

The tip leakage flow passing through the clearance between rotor blade tip and casing shroud has been known to occupy an important portion of the rotor overall loss. In this study, flow characteristics in axial flow rotors with different tip clearances is investigated by experimental and numerical methods. The experimental study was carried out to measure static pressure and velocity profiles at the real rotating test rig. The axial flow rotors used for the experiments have ten blades and three different rotor diameter. The tip clearance heights are 1mm, 3mm, and 4.5mm. Measurements were done using spherical type five-hole probe by non-nulling method. The numerical study was carried out to calculate pressure distributions and velocity vectors at the same condition as the experiments in the flow fields of axial flow rotors using Phoenics code.

• 동력기계공학회지
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• 제9권1호
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• pp.23-29
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• 2005

Numerical analysis of three-dimensional viscous flow-fields in the turbine rotor passages was carried out to investigate flow physics including the interaction between secondary vortices, tip leakage vortex, and the rotor wake. The blade tip geometry was accurately modeled adopting the embedded H grid system. An explicit four-stage Runge-Kutta scheme was used for the time integration of both the mean flow and turbulence equations. The computational results for the entire turbine rotor flows, particularly the tip clearance flow and the secondary flows, were interpreted and compared with the experimental data from the Penn State turbine stage. The predictions for major features of the flow field have been found to be in good agreement with the experimental data.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.305-310
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• 2007

엇회전식 축류팬의 복잡한 유동특성을 이해하고 설계, 공력 해석 및 소음 특성 예측에 활용될 수 있는 3차원 비정상 유동장을 측정하였다. 엇회전식 축류팬의 3차원 비정상 유동장은 작동 영역인 설계점에서 $45^{\circ}$ 경사 열선을 이용하여 전단 동익의 전방, 전단 동익과 후단 동익 사이 그리고 후단 동익의 후방의 수직 유로 단면에서 측정되었다. 엇회전식 축류팬의 전단 동익과 후단 동익에 의해 발생되는 후류, 팁 와류 및 팁 누설 유동의 비정상 특성을 속도 벡터와 속도 윤곽을 통해 나타내었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.39-45
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• 2009

Leakage flow through turbine blade tip gap causes strong leakage vortex near the blade suction side and induces large aerodynamic losses. In this study, the conventional plane tip and various squealer tip blades were tested in a linear cascade in order to measure the effect of the tip shape on the total pressure loss. Three tip gap clearances of 0.6%, 1.3%, and 2.0% of blade span were tested. Flow measurement was conducted at one chord downstream from the trailing edge with a five-hole probe. Results showed that the leakage vortex was stronger than passage vortex and the mass averaged overall total pressure loss through the cascade was the lowest for suction side blade tip case. For all tested cases, the area averaged overall total pressure loss was increased as the tip clearance increased.