가스터빈 베인 후류에 의한 슈라우드면 열전달 특성 (Heat Transfer Characteristic on the Turbine Shroud by the Effect of the Gas Turbine Vane Wake)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 45권 / 4호 / 197 ~ 203페이지
· 저자명 : 이교력, 손호성, 박희승, 이주형, 배성호, 조형희

초록

가스터빈 슈라우드면의 열전달 특성은 블레이드 팁과 슈라우드 사이의 좁은 간극에 발생하는 팁 누설유동에 의해 영향을 받으며 회전 효과와 블레이드 상대 위치 변화에 따른 베인 후류에 의해 높은 영향을 받는다. 베인 후류와 블레이드 상대 위치 변화에 의해 슈라우드면에 발생하는 열전달 특성을 분석하기 위해 상용 블레이드와 베인을 모사하여 실제 운전 조건을 적용하여 수치해석 연구를 수행하였다. 회전 속도는 3,600 rpm을 적용하고 베인 후류의 영향을 분석하기 위해 6개의 블레이드 위치별 슈라우드면에서의 유동 및 열전달 특성 변화를 분석하였다. 블레이드 회전 효과에 의해 팁누설유동이 감소하게 되고 회전 효과에 의해 발달하는 scraping vortex 궤적에 의해 주유동 재부착 위치가 압력면에 가깝게 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 재부착 이후 형성되는 cavity vortex 궤적 변화에 따라 슈라우드면의 열전달 분포도 달라지는 것을 확인할 수 있었으며 베인 후류에 의해 주유동의 유입을 분산시켜 압력차 및 재부착 위치가 달라지는 것을 확인할 수 있었다.

영어초록

Heat transfer on a turbine shroud is mainly affected by the tip leakage flow caused by the gap between the blade tip and the shroud surface. The flow characteristic is mainly affected by the blade rotation and the vane wake caused by the relative position of the blade with respect to the vane. A numerical analysis was conducted by simulating the vane and turbine blade in the rotating condition under real operating conditions to investigate the comprehensive heat transfer characteristic on the shroud owing to the vane wake effect and rotating effect. The flow and heat transfer characteristics were analyzed in detail at six blade positions in the rotating condition. As the rotating effect was applied, the tip leakage flow decreased and a scraping vortex was developed; consequently, the reattachment position moved toward the pressure side. The heat transfer on the turbine shroud was mainly affected by the trace of the cavity vortex that formed after reattachment. The pressure distribution and reattachment area were affected by the disturbance of the main flow characteristic caused by the vane wake.

참고자료

· 없음