Turbomachinery

   고속으로 회전하는 터보기계는 유체에 큰 에너지를 전달하기도 하고, 에너지를 전달받기도 하는 기계입니다. 터보기계에 대한 국내 연구 개발은 해외에 비해 많이 낙후되어 있어나, 최근들어 산업현장에서의 터보기계의 중요성이 증가함에 따라 국내에서도 많은 연구가 이루어지고 있습니다. 특히, 터보기계의 손실발생 원인을 규명하여 성능을 향상시키기 위해서는 터보기계 내부에서의 유동현상에 대한 명확한 이해가 필수적입니다. 그러나, 터보기계 내부의 유동현상은 익렬의 상대적 움직임으로 매우 복잡한 비정상 유동이 발생하여 이를 파악하기가 매우 힘듭니다.

   본 실험실에서는 기계 연구원, 기초전력연구소 및 항공우주연구소과의 협력 하에 축류형 압축기(Axial Compressor) 및 터빈(Axial Turbine) 내부의 복잡한 3차원 유동현상을 파악하기 위하여 기초연구로 1단 및 1.5단에서의 정익/동익 상호작용을 고려한 2차원 비점성/ 점성(Inviscid/ viscous) 유동해석을 이미 수행하였으며, 현재 실제 유동현상을 보다 정확하게 묘사하기 위하여 3차원에서의 정익/동익 상호작용하에서의 유동해석 프로그램을 개발하고, 이를 이용하여 다단 터보기계에서의 비정상 유동 특성을 파악하고 있습니다. 특히, 유동해석 결과가 설계단계에서 하나의 단계로 사용되기 위해서는 계산시간의 단축이 필수적입니다. 그러므로, 기초연구 수행 시에 병렬처리 기법을 적용하여 2차원에서의 정익/동익 계산을 수행하였으며, 이를 바탕으로 3차원 유동 해석 프로그램을 개발하였습니다.

   현재 이러한 2차원 및 3차원 해석 프로그램을 이용하여 축간격의 변화에 따른 터빈 성능 변화, 압축기 및 터빈 동익 팁 간극에서의 누설 유동 구조 및 동익 성능에 미치는 영향 그리고 압축기 운전범위에 큰 영향을 미치는 실속영역 가까이에서의 자세한 유동 구조 및 압축기 동익에서의 선회실속 특성에 관한 연구를 수행하고 있습니다.