CFD를 사용한 하이브리드 실의 누설특성 및 브러쉬 실의 동특성 계수 해석 :

박대성

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박대성 (가천대학교, 가천대학교 ← 경원대학교 (X))

지도교수: 하태웅

발행연도: 2017

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이용수7

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2018

CFD를 활용한 브러쉬 실의 회전체동특성 해석

박대성 , 하태웅 한국유체기계학회 논문집 2018.10 학술저널

2017

CFD를 활용한 스팀터빈 하이브리드(브러쉬+래버린스) 실의 누설특성 해석

박대성 , 하태웅 한국유체기계학회 논문집 2017.10 학술저널

CFD를 사용한 하이브리드 실의 누설특성 및 브러쉬 실의 동특성 계수 해석

박대성 기계공학과 2017.01 학위논문

2016

CFD를 활용한 증기터빈의 브러쉬실 누설량 및 동특성 해석

박대성 , 하태웅 한국유체기계학회 학술대회 논문집 2016.11 학술대회자료

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스팀터빈은 회전부와 비회전부가 존재하기 때문에 간극을 둘 수밖에 없다. 간극으로부터 누설이 발생하게 되는데 이것은 회전기계의 효율저하를 발생시키며 밀봉장치인 실을 통해 누설유량 절감을 위한 노력이 이루어져 왔다. 브러쉬 요소를 갖는 하이브리드 실은 래버린스 실보다 뛰어난 누설저감 성능을 가지는 것으로 보고되고 있다. 브러쉬 실은 누설감소를 위해 브리스틀 팩이 로터에 직접 접촉해 운전됨으로써 브러쉬 요소의 누설특성 및 동특성 계수 예측이 중요한 설계요소가 된다.
본 연구에서는 하이브리드 실의 누설특성과 브러쉬 실의 동특성 계수 예측을 위한 CFD해석 방법을 제시하고자 한다. 래버린스 실과 하이브리드 실의 CFD해석을 진행하였으며 해석결과를 실험결과와 비교하여 헤석의 타당성을 입증하였다. 앞 서 누설특성 해석한 결과를 근거로 브러쉬 실의 parameter에 따른 누설특성을 통해 브러쉬 실 설계 방향을 제시하였다.
브러쉬 실의 안정성을 검증하기 위해서 동특성 계수 해석을 진행하였다. 브러쉬 실의 동특성 계수 해석법을 제시하고 3D CFD해석을 진행하였다. 해석결과와 실험결과를 비교했을 때 강성계수와 연성감쇠계수는 비슷하였으나 감쇠계수와 연성강성계수는 큰 차이를 보여 추 후 개선이 필요한 것을 확인 할 수 있다. 브러쉬 실 동특성 계수 3D CFD 해석법의 방향성을 제시하여 추후에 브러쉬 실과 래버린스 실이 결합된 하이브리드 실의 동특성 계수 해석에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

Ⅰ. 서론
1. 연구 배경 및 동향 1
2. 연구 목적 5
Ⅱ. 본론
1. 실의 누설 특성 해석 6
1-1. CFD를 이용한 누설특성해석법 6
1-2. 래버린스 실의 CFD 해석 8
(1) 래버린스 실의 형상 및 운전조건 9
(2) 격자 및 난류 모델 선정 10
(3) 래버린스 실의 누설특성 2D CFD 해석법 14
(4) 래버린스 실의 누설특성 2D CFD 해석결과 15
1-3. 하이브리드 실의 CFD 해석 17
(1) 브리스틀 팩 형상을 Porous medium으로 가정한 해석법 17
(2) Porous medium 계수 선정 18
(3) 하이브리드 실의 형상 및 운전조건 22
(4) 격자 생성 및 난류 모델 선정 23
(5) 하이브리드 실의 누설특성 2D CFD 해석법 25
(6) 하이브리드 실의 누설특성 2D CFD 해석결과 26
1-4. 래버린스 실과 하이브리드 실의 누설특성 비교 27
2. 브러쉬 실의 Parameter에 따른 누설특성 해석 30
2-1. wire dia.에 따른 누설특성 31
(1) Porous medium 계수 선정 31
(2) 하이브리드 실의 형상 및 운전조건 35
(3) 래버린스 실의 누설특성 2D CFD 해석결과 37
2-2. 공극률에 따른 누설특성 38
(1) Porous medium 계수 선정 39
(2) 하이브리드 실의 형상 및 운전조건 43
(3) 래버린스 실의 누설특성 2D CFD 해석결과 44
2-3. 브러쉬 실 두께에 따른 누설특성 46
(1) Porous medium 계수 선정 46
(2) 하이브리드 실의 형상 및 운전조건 51
(3) 래버린스 실의 누설특성 2D CFD 해석결과 52
3. 브러쉬 실의 동특성 계수 해석 55
3-1. 브러쉬 실의 동특성 계수 해석법 55
(1) 상대좌표계를 적용한 실의 동특성 계수 해석법 58
(2) Porous medium으로 가정한 브러쉬 실 해석법 59
3-2. 브러쉬 실의 동특성 계수 3D CFD 해석 60
(1) Porous medium 계수 선정 60
(2) 브러쉬 실의 형상 및 운전조건 63
(3) 격자 및 난류 모델 선정 64
(4) 브러쉬 실의 동특성 계수 3D CFD 해석법 66
(5) 브러쉬 실의 동특성 계수 3D CFD 해석결과 67
Ⅲ. 결론 72
Ⅳ. 참고문헌 74
Ⅴ. Abstract 77

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