초록 ▼

본 연구의 목적은 수치해석과 대리모델을 바탕으로 한 수치최적설계기법을 바탕으로 터빈 블레이드 내부의 열전달촉진장치들, 즉 리브(rib), 딤플(dimple) 및 핀휜(pin fin)이 부착된 냉각유로의 열유동 해석을 수행하고, 이를 바탕으로 냉각유로의 형상을 최적설계 하는 것이다. 각 열전달 촉진장치가 부착된 냉각유로의 열전달 및 난류유동의 해석을 위해 삼차원 RANS해석방법을 사용하였으며, 격자의존성테스트와 실험결과와의 비교를 통해 수치해석의 타당성을 검증하였다. 열전달과 압력손실을 고려한 최적설계를 위해 두 목적함수를 가중계수를

본 연구의 목적은 수치해석과 대리모델을 바탕으로 한 수치최적설계기법을 바탕으로 터빈 블레이드 내부의 열전달촉진장치들, 즉 리브(rib), 딤플(dimple) 및 핀휜(pin fin)이 부착된 냉각유로의 열유동 해석을 수행하고, 이를 바탕으로 냉각유로의 형상을 최적설계 하는 것이다. 각 열전달 촉진장치가 부착된 냉각유로의 열전달 및 난류유동의 해석을 위해 삼차원 RANS해석방법을 사용하였으며, 격자의존성테스트와 실험결과와의 비교를 통해 수치해석의 타당성을 검증하였다. 열전달과 압력손실을 고려한 최적설계를 위해 두 목적함수를 가중계수를 이용하여 결합한 단일목적함수 최적화와 각각의 특성을 고려한 다중목적 함수최적화를 수행하였다. 단일목적함수 최적화를 위해서 반응면기법, 신경회로망기법 및 크리깅기법 등의 대리모델을 사용하였으며, 다중목적함수는 NSGAΠ를 이용하여 수행하였다.

Abstract ▼

The purpose of this research is to optimize cooling channels with heat-transfer augmentation devices such as rib, dimple, and pin-fin. Three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes analyses of fluid flow and convective heat transfer have been performed for each heat-transfer augmentation device.

The purpose of this research is to optimize cooling channels with heat-transfer augmentation devices such as rib, dimple, and pin-fin. Three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes analyses of fluid flow and convective heat transfer have been performed for each heat-transfer augmentation device. The computational results have been verified by the grid-dependency test and validated in comparison with the experimental data. The optimizations have been performed to increase the heat transfer rate compromising with pressure drop using various surrogate model and multi-objective evolutionary algorithm.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서...1
• 목차...2
• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용 및 결과...6
• 1. 연구개발과제의개요...6
• 2. 국내외 기술개발 현황...7
• 3. 연구수행 내용 및 결과...9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...41
• 5. 연구결과의 활용계획...42
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보...42
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적...44
• 8. 참고문헌...44
• 9. 연구성과...47
• 10. 기타사항...59
• 대표연구성과...60