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가변안내깃 설치각이 다단 축류압축기 성능에 미치는 영향
Effects of Variable Guide Vane Setting Angle on the Performance of Multi-Stage Axial Compressor 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.20 no.5, 2016년, pp.9 - 18  

박준영 (Department of Extreme Energy Systems, Korea Institute of Machinery and Materials) ,  서정민 (Department of Extreme Energy Systems, Korea Institute of Machinery and Materials) ,  임형수 (Department of Extreme Energy Systems, Korea Institute of Machinery and Materials) ,  최범석 (Department of Extreme Energy Systems, Korea Institute of Machinery and Materials) ,  최태우 (Power Systems R&D Center, Hanwha Techwin) ,  최재호 (Power Systems R&D Center, Hanwha Techwin)

초록
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일반적으로 다단 축류압축기는 부분 부하 조건에서 충분한 운전영역을 확보하기 위해 가변안내깃을 이용한다. 본 연구에서의 해석대상인 다단 축류압축기는 입구에서의 안내깃과 함께 1단과 2단 정익을 가변안내깃으로 하여 운전영역을 확보한다. 따라서 본 연구에서는 정격회전수의 70%와 90% 회전수 조건에서의 가변안내깃의 설치각이 다단 축류압축기의 성능에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 다단 축류압축기의 성능은 3차원 정상상태 및 비정상상태 수치해석을 이용하여 확보하였다. 각 해석기법을 통해 확보한 결과를 비교하였으며 내부유동장의 특성을 파악하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Generally the variable guide vane is used to secure the sufficient operating point in the off-design condition. In this study the inlet guide vane, 1st and 2nd stators in a multi-stage axial compressor are movable to obtain the operating range. So the effects of variable guide vane setting angle on ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서의 해석 대상인 다단 축류압축기는 입구에서의 안내깃과 함께 1단과 2단 정익을 가변안내깃으로 하여 운전영역을 확보한다. 따라서 본 연구에서는 정격회전수의 70%와 90% 회전수 조건에서의 가변안내깃 설치각이 다단 축류압축기의 성능과 운전영역에 미치는 영향에 대해 3차원 정상상태 및 비정상상태 수치해석을 이용하여 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다단 축류압축기에서 가변안내깃은 언제 사용되는가? 다단 축류압축기는 부분 부하 조건에서 충분한 운전영역을 확보하기 위해 가변안내깃을 이용한다. 이러한 저유량 탈설계 영역에서는 유동 박리가 발생하기 쉬워 정확한 성능예측이 어렵다.
익렬비조정방법과 미끄럼 격자를 이용하여 비정상 계산은 무엇인가? 이에 Rai 등[3-5]은 익렬비조정방법과 미끄럼 격자를 이용하여 비정상 계산을 수행하였다. 익렬비 조정방법은 실제 익렬비를 가장 단순한 정수의 익렬비로 조정하여 비정상 계산을 수행하는 방법이다. 그러나 이러한 방법들은 실제 다단 압축기의 경우 실제 익렬비에서 계산하기에는 계산시간이 과도하게 소요되는 단점이 있다.
정상상태 수치해석기법으로 사용되는 것은? 일반적으로 다단 축류압축기 개발 과정에서는 정상상태 수치해석 기법을 이용하여 성능예측을 수행한다. 정상상태 수치해석기법으로는 동익과 정익의 경계면에서 각 반경위치에서 원주 방향으로 변수들을 평균하는 혼합면 기법[1]이주로 사용된다. 이에 비해 비정상 수치해석 기법은 과도한 계산시간으로 인해 직접적으로 설계과정에서의 성능예측에 활용되지는 못했다.
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참고문헌 (13)

  1. Denton, J., "The Calculation of Three Dimensional Viscous Flow Through Multistage Turbomachines," Journal of Turbomachinery, Vol. 114, pp. 18-26, 1992. 

  2. Erdos, J.I., Alzner, E. and MacNally, W., "Numerical Solution of Periodic Transonic Flow through a Fan Stage," AIAA Journal, Vol. 15, No. 11, pp. 1559-1568, 1977. 

  3. Rai, M.M., "Navier-Stokes Simulations of Rotor/Stator Interaction Using Patched and Overlaid Grids," Journal of Propulsion and Power, Vol. 3, No. 5, pp. 387-396, 1987. 

  4. Rai, M.M. and Madavan, N.K. "Multi-Airfoil Navier-Stokes Simulations of Turbins Rotor-Stator Interaction," Journal of Turbomachinery, Vol. 112, pp. 377-384, 1990. 

  5. Madavan, N.K., Rai, M.M. and Gavali, S., "Multipassage Three-Dimensional Navier-Stokes Simulation of Turbine Rotor-Stator Interaction," Journal of Propulsion and Power, Vol. 9, No. 3, pp. 389-396, 1993. 

  6. He, L. and Ning, W., "Efficient Approach for Analysis of Unsteady Viscous Flows in Turbomachines," AIAA Journal, Vol. 36, No. 11, pp. 2005-2012, 1998. 

  7. Vilmin, S., Hirsch, Ch., Lorrain, E. and Swoboda, M., "Unsteady Flow Modeling across the Rotor/Stator Interface Using the Nonlinear Harmonic Method," ASME Turbo Expo 2006, Barcelona, Spain, GT2006-90210, May 2006. 

  8. Numeca International, "User Manual FINE $^{TM}$ /Turbo v9.1" 

  9. Spalart, P. and Allmaras, S., "A One Equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows," 30th Aerospace Science Meeting and Exhibit, Reno, N.V., U.S.A., AIAA 92-0439, Jan. 1992. 

  10. Denton, J., "Loss Mechanisms in Turbomachines," Journal of Turbomachinery, Vol. 115, No. 4, pp. 621-656, 1993. 

  11. Denton, J. and Pullan, G., "A Numerical Investigation into the Sources of Endwall Loss in Axial Flow Turbines," ASME Turbo Expo 2012, Copenhagen, Denmark, GT2012-69173, June 2012. 

  12. Yoon, S., Vandeputte, T., Mistry, H., Ong, J., and Stein, A., "Loss Audit of Turbine Stage," ASME Turbo Expo 2015, Montreal, Quebec, Canada, GT2015-43349, June 2015. 

  13. Denton, J., "Some Limitations of Turbomachinery CFD," ASME Turbo Expo 2010, Glasgow, UK, GT2010-22540, June 2010. 

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