• 한국추진공학회지
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• 제14권6호
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• pp.60-68
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• 2010

본 연구에서는 팁 형상이 가스터빈 블레이드의 팁 열전달에 미치는 영향을 알아보기 위하여 선형 캐스케이드의 블레이드에 설치된 평면 팁, 스퀼러 팁, Groove 팁들에 대하여 열전달 계수가 측정되었다. 블레이드 팁에서의 열전달 계수는 색상검출방식에 기반을 둔 천이액정법을 이용하여 측정되었으며 각각의 팁 형상에 대하여 팁 간극은 블레이드 스팬의 1.5%와 2.3% 두 조건에서 실험을 수행하였다. 캐스케이드 출구 속도와 블레이드 코드길이에 기초를 둔 Reynolds 수는 $2.48{\times}10^5$ 이다. Groove 팁 표면에서의 열전달 계수는 평면 팁보다 낮게 측정되었으며, 특히 흡입면을 따라 경사진 홈이 파인 팁에서는 스퀼러 팁보다 낮은 열전달 계수가 측정되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.311-318
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• 2010

본 연구에서는 팁 형상이 가스터빈 블레이드의 팁 열전달에 미치는 영향을 알아보기 위하여 선형 캐스케이드의 블레이드에 설치된 평면 팁, 스퀼러 팁, Groove 팁들에 대하여 열전달 계수가 측정되었다. 블레이드 팁에서의 열전달 계수는 색상검출방식에 기반을 둔 천이액정법을 이용하여 측정되었으며 각각의 팁 형상에 대하여 팁 간극은 블레이드 스팬의 1.5%와 2.3%로 변경 하에 실험을 수행하였다. 캐스케이드 출구 속도와 블레이드 코드길이에 기초를 둔 Reynolds 수는 $2.48{\times}10^5$ 이다. Groove 팁 표면에서의 열전달 계수는 평면 팁보다 낮게 측정되었으며, 특히 흡입면을 따라 경사진 홈이 파인 팁에서는 스퀼러 팁보다 낮은 열전달 계수가 측정되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권12호
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• pp.1062-1070
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• 2016

본 연구에서는 전산해석을 통해 냉각 터빈 블레이드 팁 간극의 유동 및 열전달 특성을 연구하였다. 1단 고압터빈 노즐 출구에서 획득한 속도, 온도 프로파일을 로터의 입구에 적용하여 로터 도메인을 대상으로 전산해석을 하였다. 스퀼러 팁이 적용된 블레이드의 팁 간극을 스팬의 1%부터 2.5%로 조절하여 팁 간극의 공력 손실, 열전달 계수와 막냉각 효율의 영향을 고찰했다. 팁 간극이 커질수록 출구에서 공력 손실과 블레이드 끝단 표면에서 열전달 계수는 증가하였다. 특히 팁 간극이 스팬의 2%일 때 평균 열전달 계수가 급격히 증가하였다. 팁 영역의 막냉각 효율은 팁 간극이 작을수록 높았고, 캐비티 내부 냉각 홀 근처의 막냉각 효율이 높았다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2005년도 연구개발 발표회 논문집
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• pp.173-177
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• 2005

The heat/mass transfer characteristics on the plane tip surface of a high-turning first-stage turbine rotor blade has been investigated by employing the naphthalene sublimation technique. The heat/mass transfer coefficient is measured for four tip clearance height-to-chord ratios of h/c = 1.0%, 2.0%, 3.0%, and 4% at the Reynolds number of $2.09{\times}105$. The result shows that at lower h/c, there exists a strong flow separation/re-attachment process, which results in severe thermal load along the pressure-side comer. As h/c increases, the re-attachment is occurred further downstream of the pressure-side comer with lower thermal load. At higher h/c, a pair of vortices on the tip surface near the leading edge are found along the pressure-side and suction-side comers, and the pressure-side tip vortex have significant influence even on the mid-chord local heat transfer.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권3호
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• pp.207-215
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• 2008

The heat/mass transfer characteristics on the plane tip surface of a high-turning first-stage turbine rotor blade has been investigated by employing the naphthalene sublimation technique. At the Reynolds number of $2.09{\times}10^5$, heat/mass transfer coefficients are measured for the tip gap height-to-chord ratio, h/c, of 2.0% at turbulence levels of Tu = 0.3 and 14.7%. A tip-surface flow visualization is also performed for h/c = 2.0% at Tu = 0.3%. The results show that there exists a strong flow separation/re-attachment process, which results in severe local thermal load along the pressure-side corner, and a pair of vortices named "tip gap vortices" in this study is identified along the pressure and suction-side tip corners near the leading edge. The loci and subsequent development of the pressure- and suction-side tip gap vortices are discussed in detail. The combustor-level high inlet turbulence, which increases the tip-surface heat/mass transfer, provides more uniform thermal-load distribution.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.19-25
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• 2013

The effect of tip gap height on heat/mass transfer characteristics on the floor of cavity squealer tip has been investigated in a turbine cascade for power generation by employing the naphthalene sublimation technique. The squealer rim height is chosen to be an optimal one of $h_{st}/c$ = 5.51% for the tip gap height-to-chord ratios of h/c = 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0%. The results show that heat transfer on the cavity floor is strongly dependent upon the behavior of the cavity flow falling down onto the floor. For lower h/c, the floor heat transfer is influenced by the tip leakage flow falling down along the inner face of the suction-side squealer, whereas the floor heat transfer for higher h/c is augmented mainly due to the impingement of leakage flow on the floor near the leading edge. Compared to the plane tip surface heat transfer, the cavity floor heat transfer is less influenced by h/c. For h/c = 1.0%, the average thermal load is as low as a half of the plane tip surface one, and the difference in the thermal load between the two cases tends to decrease with increasing h/c.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권8호
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• pp.1007-1013
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• 2013

이 논문은 터빈 로터의 형상변화에 따른 공력 특성에 대하여 분석하였다. 본 논문의 터빈은 헬리콥터의 보조동력 장치로 사용되는 소형엔진이다. 소형엔진은 팁 형상의 구조적 취약성 때문에 성능을 향상시키기 어렵다. 그러므로, 터빈의 허브를 개선하는 것이 여러 가지 측면에서 유리하다. 터빈의 작동유체는 고온 고압의 가스이다. 터빈표면의 열전달률이 고려되었을 때, 열부하에 의한 블레이드의 손상을 줄이기 위해서는 블레이드 표면의 열전달률 분포를 고찰하여야 한다. 수치모사 결과를 검증용 실험값과 비교하였을 때, SST난류모델은 공력 특성을 잘 반영하고 열전달 예측성능도 우수하였다. 결론적으로, 허브측 선단에서 구륜설계(bulbous design)를 적용하였을 때 공력효율이 향상되었고, 전체 공력 손실 중 끝벽 손실은 15% 감소되었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.35-42
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• 2009

The flow and heat/mass transfer characteristics on the squealer tip surface of a high-turning turbine rotor blade have been investigated at a Reynolds number of $2.09{\times}10^5$, by employing the oil-film flow visualization and naphthalene sublimation technique. The squealer rim height-to-chord ratio and tip gap height-to-chord ratio are fixed as typical values of $h_{st}/c$ = 5.5% and h/c = 2.0%, respectively, for turbulence intensities of Tu = 0.3% and 15%. The results show that the near-wall flow phenomena within the cavity of the squealer tip are totally different from those over the plane tip. There are complicated backward flows from the suction side to the pressure side near the cavity floor, in contrast to the plane tip gap flows moving toward the suction side after flow separation/reattachment. The squealer tip provides a significant reduction in tip surface thermal load with less severe gradient compared to the plane tip. In this study, the tip surface is divided into six different regions, and transport phenomena at each region are discussed in detail. The mean thermal load averaged over the squealer cavity floor is augmented by 7.5 percents under the high inlet turbulence level.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권4호
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• pp.357-366
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• 2007

The present study investigated local heat/mass transfer characteristics on the surface of the rotating turbine blade with various incidence angles. The experiments are conducted in a low speed annular cascade with a single stage turbine. The blade has a flat tip with the mean tip clearance of 2.5% of the blade chord. A naphthalene sublimation method is used to measure detailed mass transfer coefficient on the blade. At design condition, the inlet Reynolds number is $Re_c=1.5{\times}10^5$ which results in the blade rotation speed of 255.8 rpm. Also, the effect of off-design condition is examined with various incidence angles between $-15^{\circ}$ and $+7{\circ}$. The results indicated that the incidence angle has significant effects on the blade surface heat transfer. In mid-span region, the laminar separation region on the pressure side is reduced and the laminar flow region on the suction side shrinks with increasing incidence angle. Near the tip, the effect of tip leakage flow increases in span wise and axial directions as the incidence angle decreases because the tip leakage flow is formed near the suction side surface. However, the effect of tip leakage flow is reduced with positive incidence angle.