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문제 정의
- 이는 끝 틈새를 기존의 5mm에서 3mm로 줄이는 결과가 되며 이를 통하여 성능 향상을 시도하였다. 곡률은 기존과 같이 152mm로 하였으나 형상의 변형으로 바람직한 결과를 기대하고자 하였다. 날개는 직선부위와 곡률을 가진 만곡 부위로 나뉘는데 직선 부위의 길이는 85mm, 곡률부의 길이는 57mm로 하여 총 익현의 길이는 170mm에서 142mm로 감소하였다.
- 구체적으로 PW를 이용한 유동가시화실험은 제품에 적용된 상태에서 실험하였다. 관심 영역은 홴주변으로 연구대상인 홴 주변의 유동 특성을 알아보고자 하였다. 사용된 장비는 Tsi사의 제품으로서 광원은 ND-YAG사의 dual-pulse 레이저로서 출력이 50mJ이고 그 발광 주기의 주파수는 최소 15 Hz까지 조정되는것이며 영상 획득 장비는 1KX1K의 해상도를 갖는 디지털카메라를 사용하였다.
- 두 측정치 중 안쪽의 것이 기존 모델의 소음 정도이고 바깥쪽 것이 개선 모델의 소음 정도이다. 그 결과의 소개와 토론은 별도의 논문에서 밝히고자 한다.
- 5의 그림에서 홴의 날개는 좌측의 아래에서 우측의 상부 쪽으로 갈수록 날개의 전연에서 후연으로 유동 방향이 정해지는 데 그림에서 알 수 있듯이 일부 역류 유동이 날개의 표면 근처에서 발견되고 있다. 날개의 표면 근처에서의 이와 같은 역류를 배제하는 설계가 본 연구의 주요 목적이다. 이를 위해 역류 배제를 위한 홴의 곡률 개선이 우선적으로 시도되었고 생산자가 부담 없이 채택할 수 있는 끝 틈새(tip clearance)의 변화, 그리고 날개 개수의 변경 등을 시도하였다.
- 5는 날개 위의 곡률에 의한 역류 발생에 관한 대표적인 결과를 보이는 데 그림의 속도벡터 선도에서 알 수 있듯이 실선의 날개 면 위에서 역류하는 유동 현상이 관찰되고 있다. 본 논문에서는 정량적 가시화 수단으로 이용되는 입자 유속 측정 장치에 의한 유속의 확인은 홴의 성능 개선의 시도에 관한 시발점이 되었다. Fig.
- 특히 그 이상 유동의 원인이 홴의 날개 단면이 축 방향으로 갖는 곡률에 의해 지배적으로 결정됨을 알 수 있었다. 본 연구는 구체적으로는 홴의 성능을 개선하기 위한 것으로 그 성능의 저하 요인의 규명을 위해 유동의 가시화가 우선적으로 시도되었다.
- 본 연구에서는 실험으로 측정하기 힘든 이상 유동(구체적으로는 날개 면 위에서의 역류 흐름)을 전산 해석하고 유량과 소음측면에서의 성능 향상을 위한 홴모델의 개발에 목적이 있다.
- 전산 해석의 적극적인 적용을 위해서는 그 정도를 평가하는 절차가 필요했다. 이를 위해 PIV에 의한 유동장의 역류 현상이 전산 해석에서도 발견되는지를 확인하는 것이다. 전산 해석을 위한 유동장의 영역은 Fig.
- 특흐L 여기서는 날개의 곡률은 152mm로 설계되었는데 이에 대한 적정성의 여부는 본론에서 논하고자 한다.
가설 설정
- 유량의 측정은풍동을 이용하였으며 그림에서는 유량 측정 곡선을 보이고 있다. 본 연구의 축류홴은 저양정 고유량의 목적을 갖는 홴이므로 실제 장착 조건에서 요구되는 정압차는 수두 기준으로 5mmH2O이하일 것이다. 실제 풍동의 실험에서도 그 유량이 동일 정압 기준에서 측정되어야 하나 풍동의 운전 범위를 고려하여 정압의 변화는 23mmH2。에서 4OmmH0의 범위에서 이루어졌다.
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