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논문 기본 정보

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저자정보
박지민 (중앙대학교) 문주현 (The University of Texas at Dallas) 이형주 (중앙대학교) 이성혁 (중앙대학교)
저널정보
한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제19권 제9호
발행연도
2018.9
수록면
69 - 76 (8page)

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본 연구에서는 가스터빈 블레이드의 필름 냉각에서 45도 리브가 있는 냉각채널의 필름 홀 위치가 블레이드의 표면 냉각 성능에 미치는 영향을 전산유체해석 기법을 통하여 분석하였다. 또한 냉각채널의 리브 유무의 영향을 동일 분사율에 대해서 고찰하였다. 수치해석 도메인은 3차원으로 구성하였고 상용코드(Fluent ver. 17.0)를 사용하여 정상상태 조건 하에서 수치해석을 진행하였다. 그 결과를 바탕으로 블레이드 표면에서의 냉각효율, 유속, 유선, 압력 계수를 비교 분석하였고홀 위치의 변화가 리브 구조에 의해 유발되는 이차 유동의 토출에 미치는 영향을 고찰하였다. 수치해석 결과로부터 리브가 설치되어 있는 경우 냉각채널의 내부유동은 상부에서 반시계 방향 및 하부에서 시계 방향의 와류쌍을 형성하는 것을 확인 할 수 있었다. 리브가 있는 채널의 경우 리브에 의하여 발생한 와류유동이 홀 출구 부근에서 더 높은 압력 차이를 유발하여 리브가 없는 경우보다 최소 12% 이상의 높은 냉각 효율을 나타냈다. 또한 리브가 있는 채널 중에서 홀이 좌측에 위치한 경우(Rib-Left) 리브에 의하여 발생한 이차 유동이 홀 부근의 벽면에 부딪혀 홀 경사각 방향으로의 유동이 형성되는 것을 확인하였다. 블레이드 표면으로 토출된 냉각기체가 주 유동 경계층 내부에서 머무는 영역이 다른 케이스에 비하여 넓기 때문인 것으로 사료된다. 또한 이 경우 홀 출구 부근에서 가장 큰 압력 계수 차이를 나타내었고 이로 인하여 냉각기체의 토출이 촉진되어 냉각효율이 다소 증가하였다.
#Computational Fluid Dynamics (CFD) #Film Cooling #Gas turbine #Hole position #Rib turbulator

목차

요약
Abstract
1. 서론
2. 수치해석
3. 결과 및 논의
4. 결론
References

참고문헌 (12)

참고문헌 신청
W. Peng, X. Sun, P. Jiang, J. Wang, “Effect of ribbed and smooth coolant cross-flow channel on film cooling”, Nuclear Engineering and Design, Vol.316, No.5, pp.186-197, May, 2017. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.nucengdes.2017.03.015 T. E. Dyson, D. G. Bogard, S. D. Bradshaw, “Evaluation of CFD simulations of film cooling performance on a turbine vane including conjugate heat transfer effects”, International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol.50, No.12, pp.279-286, December, 2014. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2014.08.010 J. S. Park, J. C. Han, Y. Huang, S. Ou, R. J. Boyle, “Heat Transfer Performance Comparisons of Five Different Rectangular Channels with Parallel Angled Ribs”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.35, No.11, pp.2891-2903, November, 1992. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/0017-9310(92)90309-G S. W. Ahn, H. K. Kang, S. T. Bae, D. H. Lee, “Heat Transfer and Friction Factor in a Square Channel with One, Two, and Four Ribbed Walls”, Journal of Turbomachinery, Vol.130, No.3, pp.1-5, May, 2008. DOI: https://dx.doi.org/10.1115/1.2775488 S. R. Klavetter, J. W. McClintic, D. G. Bogard, J. E. Dees, G. M. Laskowski, R. Briggs, “The Effect of Rib Turbulators on Film Cooling Effectiveness of Round Compound Angle Holes Fed by an Internal Cross-Flow”, Journal of Turbomachinery, Vol.138, No.12, pp.1-10, Jun, 2016. DOI: https://dx.doi.org/10.1115/1.4032928

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