지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 조종래
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (2)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
항공기 운송 시장의 성장에 따라 항공기 엔진으로부터 배출되는 이산화탄소, 질소산화물과 같은 환경오염 물질 또한 증가하고 있다. 따라서 항공 산업에서는 가스터빈 엔진의 열효율을 증가시켜 연료 소비를 줄임으로써 환경오염 문제를 감소시키기 위한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 방법들 중 하나로 엔진의 연소온도를 높여 엔진의 효율을 높이는 방법이 제시된다. 그러나 이 방법은 연소온도를 높임에 따라 터빈 블레이드의 온도가 높아지고, 이로 인해 터빈 블레이드 재질의 강도가 감소하여 가스터빈 엔진의 수명단축을 초래한다. 이 문제를 해결하기 위해 터빈 블레이드를 냉각시키는 냉각공기의 온도를 낮추기 위한 열교환기 (CCA, Cooled Cooling Air Heat Exchanger)를 엔진에 부착하는 것이 하나의 방법이다. 하지만 항공기용 열교환기는 작동환경에 따라 고온, 고압, 고진동의 가혹한 환경에 노출되기 때문에 이에 대한 구조적 강도를 확보할 수 있는 설계를 하는 것은 어려운 일이며 여전히 개발 중에 있다.
본 연구에서는 유한요소 (finite element)해석과 열-성능 시험을 통해 항공기 작동조건에 따른 열 교환기의 정상상태에서의 특성과 과도상태에서의 특성을 파악하고 열-구조적 건전성을 확보하고자 한다. 항공기 작동조건을 고려한 열-성능 시험을 수행하며 열교환기에 부착된 열전대를 통해 온도 값을 확인하였다. 이를 바탕으로 유한요소해석을 수행하였고 해석의 타당성을 검증하기 위해 해석의 온도결과 값과 시험의 온도측정 값을 비교하였다. 비교 결과, 정상상태에서는 대부분의 열전대에서 10% 내외의 만족할만한 결과를 가졌으나 케이스 부분에서 최대 23%의 차이가 나타났다. 이 차이를 줄이기 위해 시험결과를 바탕으로 온도조건을 조절하였고 그 결과, 케이스 부분의 오차를 10% 이내로 줄일 수 있었다.
과도상태에서의 시험결과를 참고하여 수행된 과도해석의 결과는 시험결과와 비교 했을 때, 10% 내외의 차이가 발생하였고 이를 통해, 해석의 타당성을 확인하였다. 정적, 과도 열-구조 해석결과를 니켈 기반의 합금 제조사인 Special metals에서 제공하는 온도에 따른 인코넬 625의 104 사이클에서의 피로강도와 비교하였다. 그 결과, 발생한 응력들이 허용응력 이내의 값이므로 건전성이 유지됨을 확인하였다.
본 연구에서는 유한요소 (finite element)해석과 열-성능 시험을 통해 항공기 작동조건에 따른 열 교환기의 정상상태에서의 특성과 과도상태에서의 특성을 파악하고 열-구조적 건전성을 확보하고자 한다. 항공기 작동조건을 고려한 열-성능 시험을 수행하며 열교환기에 부착된 열전대를 통해 온도 값을 확인하였다. 이를 바탕으로 유한요소해석을 수행하였고 해석의 타당성을 검증하기 위해 해석의 온도결과 값과 시험의 온도측정 값을 비교하였다. 비교 결과, 정상상태에서는 대부분의 열전대에서 10% 내외의 만족할만한 결과를 가졌으나 케이스 부분에서 최대 23%의 차이가 나타났다. 이 차이를 줄이기 위해 시험결과를 바탕으로 온도조건을 조절하였고 그 결과, 케이스 부분의 오차를 10% 이내로 줄일 수 있었다.
과도상태에서의 시험결과를 참고하여 수행된 과도해석의 결과는 시험결과와 비교 했을 때, 10% 내외의 차이가 발생하였고 이를 통해, 해석의 타당성을 확인하였다. 정적, 과도 열-구조 해석결과를 니켈 기반의 합금 제조사인 Special metals에서 제공하는 온도에 따른 인코넬 625의 104 사이클에서의 피로강도와 비교하였다. 그 결과, 발생한 응력들이 허용응력 이내의 값이므로 건전성이 유지됨을 확인하였다.
목차
1. 서 론 11.1 연구 배경 11.2 연구 동향 31.3 연구 내용 및 목적 42. 열-탄소성 유한요소 해석의 이론적 배경 62.1 탄소성 유한요소 해석 62.2 열전달 유한요소해석 103. 정상상태에서의 열교환기의 건전성 평가 133.1 Inconel 625 합금의 물성 133.2 열교환기 모델 163.2.1 열교환기 모델의 형상 및 구성요소 163.2.2 열교환기 모델의 유한요소해석 모델 183.3 열교환기의 열-성능 시험 203.3.1 시험 장비 및 측정 장비 203.3.2 시험 조건 233.3.3 시험 결과 243.4 열교환기의 열-구조 해석 273.4.1 해석 조건 273.4.2 해석 결과 및 시험 결과의 비교 303.4.3 시험 결과를 고려한 해석 조건의 결정 363.5 열교환기 모델의 건전성 평가 404. 과도상태에서의 열교환기의 건전성 평가 424.1 열교환기의 열 성능 시험 424.1.1 시험 장비 및 측정 장비 424.1.2 시험 조건 454.1.3 시험 결과 464.2 열교환기의 열-구조 해석 504.2.1 해석 조건 504.2.2 해석결과 및 시험결과와의 비교 524.3 열교환기 모델의 건전성 평가 595. 결론 61참고문헌
최근 본 자료
댓글(0)
0