Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers (한국추진공학회지)

The Korean Society of Propulsion Engineers (한국추진공학회)
권호 표지

Numerical and Experimental Investigation on the Supersonic Impulse Turbine Design Performance Estimation Methodology

초음속 충동형 터빈의 설계성능 검증방법에 대한 해석 및 시험적 고찰

  • 정은환 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ;
  • 박편구 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ;
  • 이항기 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ;
  • 김진선 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ;
  • 김대진 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ;
  • 김진한 (한국항공우주연구원 터보펌프팀)
  • Published : 2009.10.30
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Abstract

A methodology of design performance estimation for the supersonic impulse turbine was investigated. Relations of similarity condition and test nozzle area ratio were derived. Comparison of efficiencies between the turbines with real nozzle and test nozzle are made numerically and experimentally. The CFD results and test result confirmed that the turbine with test nozzle was able to predict real turbine performance. In addition, design performance of the supersonic impulse turbine also could be estimated using real nozzle in air-medium test. In this case, design efficiency was found at the pressure-ratio and velocity-ratio of similarity condition of test nozzle.

공기를 이용한 초음속 터빈 설계성능 검증방법을 해석적, 시험적으로 고찰하였다. 성능시험기 설계를 위한 터빈상사조건 및 노즐 면적비 관계를 도출하였으며 실형상 노즐을 적용한 터빈과의 성능비교를 전산유동해석 및 성능시험을 통해 수행하였다. 도출된 설계 상사조건을 이용하여 시험용 노즐 블록을 설계할 경우, 설계 성능을 정확히 예측됨을 전산 유동해석을 통해 확인하였으며 시험을 통해 검증하였다. 아울러 초음속 충동형 터빈의 설계성능 측정은 시험용 노즐 뿐 아니라 실형상 노즐을 통해서도 가능하며 이 경우 시험용 노즐의 상사 압력비와 속도비에서 설계 성능이 나타남을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 정은환, 강상훈, 신동윤, 박편구, 김진한, 터보 펌프 터빈의 성능 및 노즐-로터 간극의 영향 에 대한 실험적 고찰, 한국추진공학회지, 제10권, 2호, 2006, pp.78-86
  2. Jeong, E. H., Park, P. G. Park, Kang, S. H., and Kim, J. H., 'Effect of nozzle–rotor Clearance on Turbine Performance,' ASME Joint US-European Fluid Engineering Summer Meeting, ASME Paper 2006-98388, Miami, FL, July 2006 https://doi.org/10.1115/FEDSM2006-98388
  3. Zucrow,M.J., Hoffmann,J.D., Gas Dynamics Volume I, John Wiley & Sons Inc. 1976
  4. 홍순삼, 김진선, 김대진, 김진한, 30톤급 엔진 용 터보펌프 실매질 고온시험, 제32회 한국추진공학회 춘계학술대회, 전북대학교, 2009
  5. Jeong, E., Lee, H. G., Park, P. G., and Kim, J., Tip Clearance Effect on the Performance of a Shrouded Supersonic Impulse Turbine, Journal of Propulsion and Power, Vol. 24, No. 6, Nov–Dec. 2008 https://doi.org/10.2514/1.37504