발전용 저압터빈 최종단 블레이드의 정적 유체-구조 연계해석 (Static Fluid-Structure Coupled Analysis of Low-Pressure Final-Stage Turbine Blade)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 34권 / 8호 / 1067 ~ 1074페이지
· 저자명 : 권순국, 이영신, 배용채

초록

본 논문에서는, 운전조건에서의 저압최종단 블레이드에 대하여 약결합 유체-구조 연계해석기법을 이용한 해석이 수행되었다. 저압터빈 최종단에 대한 해석이전에 경계조건에 대한 검증을 위하여 15도 후퇴익과 NASA Rotor 37을 대상으로 예비해석이 수행되었다. 각각의 해석결과들을 기존 문헌들과 비교하였다. 15도 후퇴익에 대한 안정상태와 불안정상태에서 동적 FSI해석이 수행되었다. 해석결과 변위가 일정한 안정상태에 비하여 고속에서는 0.05 초 만에 발산하는 결과를 산출하였다. NASA Rotor 37의 정상상태 해석결과를 바탕으로 정적·동적 FSI해석을 수행하여 뒷전의 변형크기에 대하여 정적 FSI 결과와 동적 FSI간의 차이가 있음을 확인하였다. 저압 최종단 블레이드의 형상측정 및 동특성시험을 바탕으로 해석모델을 생성하였다. 이를 바탕으로, 운전조건에서 저압 최종단 블레이드에 대한 정적 유체-구조 연계해석을 성공적으로 수행하였다.

영어초록

In this study, a loosely coupled fluid-structure interaction (FSI) analysis was conducted for a low-pressure (LP) final-stage rotor blade. Preliminary FSI analyses of a 15° sweptback wing and a NASA Rotor 37 compressor blade were performed for verifying the boundary conditions. The results were compared with the established literatures for each model. The FSI analysis of the 15° sweptback wing was carried out under both stable and unstable conditions. The excessive deformation of the wing was observed within 0.05 s under the unstable condition which is higher than the divergence speed of a wing compared with the stable condition. On the basis of the results of a steady-state study, an unsteady state FSI analysis was conducted for a NASA Rotor 37. Different deformations were observed at trailing edge of the blade in the static FSI and dynamic FSI analysis. A 3D FE model of a LP rotor was generated from the span-wise section data. In order to develop a reasonable model, an impact test was performed and compared to the FE model. Using this FE model, the steady-state FSI analysis was performed successfully.

참고자료

· 없음