액체로켓용 터보펌프 인듀서에 대한 수치해석적 연구에 이루어졌다. 다수의 유동조건에서의 쉬라우드 표면 정압분포, 수두 및 효율에 대한 계산이 수행되었으며, 실험값과 비교하였다. 쉬라우드 정압의 분포는 실험과 비교하여 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었으나, 입구의 역류가 심한 지역에서는 실험값과 차이를 보였다. 전체 성능, 즉, 수두 및 효율은 대체로 실험값과 잘 일치하였지만, 고유량에서 계산값이 실험치에 비하여 낮게 예측하는 것이 확인되었다. 본 연구에 채택된 인듀서의 경우, 유량계수가 0.074일 경우에 수력성능이 최고가 되었으며, 유량계수가 0.085이상에서 입사각이 양의 값을 가지게 된다.
액체로켓용 터보펌프 인듀서에 대한 수치해석적 연구에 이루어졌다. 다수의 유동조건에서의 쉬라우드 표면 정압분포, 수두 및 효율에 대한 계산이 수행되었으며, 실험값과 비교하였다. 쉬라우드 정압의 분포는 실험과 비교하여 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었으나, 입구의 역류가 심한 지역에서는 실험값과 차이를 보였다. 전체 성능, 즉, 수두 및 효율은 대체로 실험값과 잘 일치하였지만, 고유량에서 계산값이 실험치에 비하여 낮게 예측하는 것이 확인되었다. 본 연구에 채택된 인듀서의 경우, 유량계수가 0.074일 경우에 수력성능이 최고가 되었으며, 유량계수가 0.085이상에서 입사각이 양의 값을 가지게 된다.
In the present paper, a computational study on the hydrodynamic behavior of the inducer are presented including the effect of the mass flow rate. The adopted inducer showed very low head rise with high volume flow rates, which may be caused by the small passage area near the trailing edge. The stati...
In the present paper, a computational study on the hydrodynamic behavior of the inducer are presented including the effect of the mass flow rate. The adopted inducer showed very low head rise with high volume flow rates, which may be caused by the small passage area near the trailing edge. The static pressure distributions at the shroud surface are compared with experimental results showing very good agreements. The overall performance of the inducer such as, efficiency, head rise is also compared with experiments. The computational results are generally in good agreements with experimental ones near the design point, but at the high flow rate, the two results shows discrepancy.
In the present paper, a computational study on the hydrodynamic behavior of the inducer are presented including the effect of the mass flow rate. The adopted inducer showed very low head rise with high volume flow rates, which may be caused by the small passage area near the trailing edge. The static pressure distributions at the shroud surface are compared with experimental results showing very good agreements. The overall performance of the inducer such as, efficiency, head rise is also compared with experiments. The computational results are generally in good agreements with experimental ones near the design point, but at the high flow rate, the two results shows discrepancy.
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문제 정의
그러나 90년대에 이르러 전산처리 장치의 비약적인 성능발전과 공동화예측을 위한 수학적 모델에 대한 접근이 이루어지기 시작하면서 최근 많은 수치해석적 연구가 진행되고 있다[6-1 이. 본 연구에서는 인듀서의 공동화를 배제한 수력 성능에 대한 수치해석적 연구가 이루어졌다. 유량변화에 따른 인듀서의 성능변화가 관찰되었으며, 시험값과 비교/분석이 이루어졌다.
가설 설정
(1) 체적변수가 감소함에 따라 역류가 증가하여 인듀서의 받음각이 음의 값이 . 되므로 인듀서의 캐비테이션으로 인한 진동이 증가하 .
제안 방법
비슷한 결과를「보여주는 것을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서는 격자 수를 30만개 주어서 계산을 수행하였다. 그림 4에서 압력계수 Cp는 다음과 같이 정:의된다.
일반적으로 인듀서는익단와류와 블레이드를 따라 어느 정도 공동화가 발생한 상태에서 운전하게 되며, 입구에서 발생한 기포가 출구로 전파되는 것을 방지하기 위하여 큰 현절비를 갖는다. 또한, 임펠러에 비해 효율이 낮으므로 상대적으로 작은 수두상승을 가져오도록 설계한다.
인듀서 쉬라우드에서의. 압력을 시험과 비교하여 .나타내었는데, 격자수가 30만개 이상에서 거의 .
본 연구에서는 인듀서의 공동화를 배제한 수력 성능에 대한 수치해석적 연구가 이루어졌다. 유량변화에 따른 인듀서의 성능변화가 관찰되었으며, 시험값과 비교/분석이 이루어졌다.
. 입구 경계조건으로 축방향으로의 균일유동을 주었으며, 출구에서는 반경방향 힘평형(radial equilibrium)을 고려한 정압을 주었다. 계산 경계는 입/출구 경계의 영향을 줄이기 위해 .
나누었다. 입구벌브, 주유동, 익단간극, 뒷전이 뭉툭 하므로 뒷전 영역 등으로 나누어 격자를 생성하였다. 약 30만개 정도의 격자점이 사용되었으며, 확장된 표준 k-£난류모델이 채택되었으므로 벽면으로부터 첫 번째 격자의 y+ 값이 10~50.
특히, 유량에 따른 받음각, 체적변수의 변화에 대한 유동장의 변화 및 성능에 대한 분석이 수행되었으며, 유동해석결과로서 다음을 알 수 있었다.
데이터처리
성능곡선을.시험과 비교하여 나타내었다. 시험성능은 그림 10과 같이 인듀서 하류에 3-hole probe를 설치 하여 측정한 값이다.
이론/모형
Fine/Turbo는 공간차분법으로 가점성을- 포함하는 중심차분법, 시간 차분 법으로. Runge-Kutta 시간전진법을 사용한다. 또한 비압축성 유동을 해석하기 위하여 예조건화기법을채택하였다.
계산은 주로 시험조건인 6, 000RPM에 대하여 수행되었으며, 계산의 검증 및 회전수에 대한 상사 성을 확인하기 위하여 5, OOORPM에서도 수행되었다.
수렴가속을 위해 다중격자법, 잔류항평균법(residual smoothing) 등을 사용하였다. 난류 모델은 인듀서의 복잡한 형싱-에 따른 격자의 벽면 밀착에 대한 제약과 계산시간을 줄이기 위해 확장된 표준 k-£모델을 채택하였다. .
Runge-Kutta 시간전진법을 사용한다. 또한 비압축성 유동을 해석하기 위하여 예조건화기법을채택하였다. 수렴가속을 위해 다중격자법, 잔류항평균법(residual smoothing) 등을 사용하였다.
또한 비압축성 유동을 해석하기 위하여 예조건화기법을채택하였다. 수렴가속을 위해 다중격자법, 잔류항평균법(residual smoothing) 등을 사용하였다. 난류 모델은 인듀서의 복잡한 형싱-에 따른 격자의 벽면 밀착에 대한 제약과 계산시간을 줄이기 위해 확장된 표준 k-£모델을 채택하였다.
성능/효과
(2) 계산결과를 시험결과와 비교/분석하였는더】, 수두 및 성능은 두 결과가 잘 일치하는 경향을 보였다. 또한 전반적으로 계산에서인듀서 쉬라우드의 정압을 비교적 잘 예측하는 것을 알 수 있었다.
이는 일부의 인듀서를 포함한 터보펌프시험에서 나타나는 현상으로 원인이 정확히 밝혀지지는 않았지만, 디퓨져에서 일시적으로 박리 또는 기화가 생기기 때문으로 판단된다. 그러나 RPM이 높아질수록 국부적인 효율감소현상이 완화되는 것이 관찰되었다. 따라서 인듀서의 정확한 성능 측정을 위해서는 출구에서 직접 성능을 측정하는 것이 필요한 것을 알 수 있었다.
또한 5,000RPM과 6, 000RPM의 계산 결과를 비교하면 상사법칙이 잘 성립하는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 6, 000RPM에서의 계산이 5, 000RPM에서 보다 더 많은 격자를 요구하므로 5Q00RPM에서 계산하는 것이 계산시간 절감의 차원에서 유리한 것을 알 수 있다. 그림 9에서 수두 계수는 다음과 같이 정의된다.
이것은 흡입성능 최적점과 배치된다. 또한 5,000RPM과 6, 000RPM의 계산 결과를 비교하면 상사법칙이 잘 성립하는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 6, 000RPM에서의 계산이 5, 000RPM에서 보다 더 많은 격자를 요구하므로 5Q00RPM에서 계산하는 것이 계산시간 절감의 차원에서 유리한 것을 알 수 있다.
보였다. 또한 전반적으로 계산에서인듀서 쉬라우드의 정압을 비교적 잘 예측하는 것을 알 수 있었다. 그러나 저유량일 경우에 입구 역류발생 영역에서 시험 값을 정확히 예측할 수 없었다.
08 이상의 고유량에서 계산이 수두계수(V)를 적게 예측되는 것을 알 수 있다. 또한 효율은 전반적으로 시험 값과 비교하여 계산이 약간 높게 예측하는 것을 관찰할 수 있디、인듀서의 최고효율점은 유량 계수가 약 0.074정도로, 이때 幻은 0.53, i느 3.6도;정도이다. 이것은 흡입성능 최적점과 배치된다.
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