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다점 피토관을 이용한 기체 유량 측정의 불확도 평가
Uncertainty Assessment of Gas Flow Measurement Using Multi-Point Pitot Tubes 원문보기

한국유체기계학회 논문집 = The KSFM journal of fluid machinery, v.19 no.2, 2016년, pp.5 - 10  

양인영 (한국항공우주연구원 엔진시스템연구팀) ,  이보화 (한국항공우주연구원 엔진시스템연구팀)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Gas flow measurement in a closed duct was performed using multi-point Pitot tubes. Measurement uncertainty was assessed for this measurement method. The method was applied for the measurement of air flow into a gas turbine engine in an altitude engine test facility. 46 Pitot tubes, 15 total temperat...

주제어

#기체 유량 측정   #다점 피토관   #측정 불확도   #경계층  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이것은 시험 대상물인 엔진 입구에서의 시험 조건(온도, 압력)을 정확히 정의하기 위해 기왕에 다점 피토관을 설치하여 사용하는 것이 필요하기 때문이었다. 이 연구에서는 이러한 기체 유량 측정 방법을 사용하는 데 있어서 측정 불확도를 평가함으로써 이 방법이 실효성을 가질 수있는 측정 범위를 파악하고 이 방법의 측정 불확도를 향상 시킬 수 있는 방법을 모색하고자 하였다.
  • 엔진고공환경시험설비에서는 엔진 공급 배관 상류에 벤투리 파이프가 설치되어 있다. 이 연구에서는 이에 더하여 엔진 입구 배관에 다점 피토관을 설치하여 공급 공기 유량을 측정하고자 하였다. 엔진 입구 배관은 내경 264 mm인 원형 배관이다.
  • 임재명(4), Nguyen(5) 등의 연구는 유량 측정에 관한 연구이기는 하나 압축성을 고려하지 않은 저속 유동을 대상으로 하는 연구였다. 이번 연구에서는 저자 일동이 기존에 수행한 연구(6)의 연장선상에서 이상과 같은 연구 사례에서 다루지 않았던 압축성 기체 유동의 관내 유량 측정에 관한 연구를 수행하고자 하였으며, 앞서 언급한 ISO 표준에 따라 실제 시험 데이터를 적용해 보고자 하였다.

가설 설정

  • 이 연구에서 사용한 데이터의 경우 정압력의 UPC가 나머지 인자에 비해 크게 높았으며, 다음으로 전압력, 전온도의 순이었다. 전온도의 UPC는 고유량에서 늘어나며, 전압력과 정압력의 UPC는 유량에 따라 뚜렷한 경향이 나타나지 않았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가스 터빈 엔진 중 터보젯 및 터보팬 엔진의 경우 엔진의 성능을 평가하기 위해서 필요한 것은? 한국항공우주연구원에서는 가스 터빈 엔진의 고공 환경 성능을 시험적으로 평가하기 위한 엔진고공환경시험설비 (altitude engine test facility; AETF)를 운용하고 있다. 가스 터빈 엔진 중 터보젯 및 터보팬 엔진의 경우 엔진의 성능을 평가하기 위해서는 엔진으로 유입되는 공기의 유량을 평가하는 것이 반드시 필요하다. 이에 따라 AETF에는 벤투리 파이프 형식의 유량계를 설치하여 사용하고 있다.
엔진고공환경시험설비의 역할은? 한국항공우주연구원에서는 가스 터빈 엔진의 고공 환경 성능을 시험적으로 평가하기 위한 엔진고공환경시험설비 (altitude engine test facility; AETF)를 운용하고 있다. 가스 터빈 엔진 중 터보젯 및 터보팬 엔진의 경우 엔진의 성능을 평가하기 위해서는 엔진으로 유입되는 공기의 유량을 평가하는 것이 반드시 필요하다.
공기의 유량을 평가하기 위해 AETF에서는 벤투리 파이프 형식의 유량계를 설치하는 방법을 사용하고 있으나, 이 방법의 문제는? 이에 따라 AETF에는 벤투리 파이프 형식의 유량계를 설치하여 사용하고 있다. 그러나 벤투리 파이프가 대형, 대용량(공기 유량 2~10 kg/s)임으로 인해 교정의 어려움 등이 있어 다른 공기 유량 측정 방법을 사용하여 상호 검증하는 것이 필요하였다.
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참고문헌 (7)

  1. ISO, 2008, Measurement of Fluid Flow in Closed Conduits - Velocity Area Method Using Pitot Static Tubes, ISO 3966:2008. 

  2. Choi, J. C., Lee, K. G., and Park, C. W., 2001, "Development of the Pitot-Tube to Measure Flight Altitude and Velocity," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 5, No. 3, pp. 19-24. 

  3. Oh, S. Y., Lee, J. G., Kim, S. C., Kim, S. H., and Ahn, S. K., 2012, "An Experimental Study of Test Section Velocity Calibration for Low-Speed Wind Tunnel," Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 40, No. 3, pp. 230-236. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. Lim, J. M., 2000, An Experimental Study on the Flow Measurement by Using Multi-point Pitot Tube, Master Thesis, Mokpo National University. 

  5. Nguyen, D. T., 2013, Evaluation of Uncertainty for Gas Flow Measurement with S Pitot Tube, Master Thesis, University of Science and Technology. 

  6. Lee, B. H., Lee, K. J., and Yang, S. S., 2010, "The Preduction of Air Flow and Pressure Loss at Inlet Duct," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 14, No. 1, pp. 48-55. 

  7. ISO/IEC, 2008, Uncertainty of Measurement - Part 3: Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, ISO/IEC Guide 98-3. 

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