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문제 정의
- 본 연구에서는 슈라우드, 블레이드 및 디스크로 구성된 부분입사형 초음속 터빈의 3차원 천이 열전달 및 응력 해석을 수행하고자 한다. 전산 유체역학 기법을 이용하여 블레이드 면의 열전달 계수를 구하고 유한요소법을 이용하여 천이 열전달해석을 통해 온도 분포를 구하게 된다.
가설 설정
- 58, 블레이드 코드 길이 기준 레이놀즈 수는 5x105이다. 난류 Prandtl수는 0.85, 자유 흐름 난류 강도는 5 %로가정하였다. 연속 방정식의 수렴도는 약 3 order 로, 난류항은 6 order 이하로 수렴시켰으며 IBM PC AMD 1600+으로 약 24 시간이 소요되었다.
- 또한, 열전달 계수가 증가할수록 시동 시 응력의 첨두값은 증가하며, 시간에 따라 응력의 증가 혹은 감소 비율이 증가한다. 또한, 본 연구에서 가정한 열 스파이크로는 최대 Von Mises 응력에는 영향을 미치지 않았다.
- 본 연구에서도 이와 유사하게 외부 온도는 시동 시 0 ℃ 에서 정상상태온도 443 ℃로 선형적으로 증가한다고 가정하였으며 대류 열전달 계수도 선형적으로 증가한다고가정하였다. 또한, 회전수도 0 rpm에서 50, 000 rpm으로 시동 시간 2 초간 선형적으로 증가한다고 가정하였다.
- 8 제곱에 비례하여 증가한다. 본 연구에서도 이와 유사하게 외부 온도는 시동 시 0 ℃ 에서 정상상태온도 443 ℃로 선형적으로 증가한다고 가정하였으며 대류 열전달 계수도 선형적으로 증가한다고가정하였다. 또한, 회전수도 0 rpm에서 50, 000 rpm으로 시동 시간 2 초간 선형적으로 증가한다고 가정하였다.
- 본 연구에서의 해석 모델을이 반실험식에 적용하면 에서 IO, 차수(order) 가 나오게 된다. 여기서는, 디스크의 열전달 계수를 500 W/m2 K 로 가정하였다. 이러한 열전달경계 조건들은 정상상태의 조건이 되며 시동 시의 열전달 계수를 구하기 위하여, 참고문헌[6]에서 사용되었던 시동 시 유동 조건과 근사화 방법을 유사하게 적용하였다.
- 열전달 해석을 수행하기 위하여 CFD 기법으로해석한 열전달 계수 결과를 블레이드 면의 대류열전달 경계 조건으로 적용시켰고 이때 사용된외부 온도는 716 K로 가정하였다. Fig.
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