90° 곡관에서의 경계층 판을 이용한 열유동 환경 개선

Abstract

본 논문에서는 가스터빈 유로의 열유동 환경을 개선하기 위해 끝벽면 경계층 판을 이용한 방법을 적용하였으며, 이 방법에 의한 효과를 최대화하기 위해 경계층 판의 형상에 대한 최적화를 수행하였다. 터빈 유로를 모사하기 위해 <TEX>$90^{\circ}$</TEX> 곡관을 이용하였다. 터빈 유로에서의 전압력 손실과 유로 끝벽면에서의 열전달 계수, 그리고 끝벽면 면적을 최소화하는 �微蛙� 판 형상 도출을 연구의 목적으로 하였으며, 최적화 과정의 효율성을 위해 근사 최적화 기법을 적용하였다. 연구결과를 통해, 최적화된 경계층 판에 의한 상당한 공력환경 개선을 확인할 수 있었으며, 열환경 개선 정도는 공력환경 개선정도에 비해 작게 나타났다. An endwall boundary layer fence technique was adapted to improve the aerothermal environment of a gas turbine passage. The shape optimization of the fence was performed to maximize the improvement. The turbine passage was simulated by a <TEX>$90^{\circ}$</TEX> turning duct (ReD=360,000). The main purpose of the present investigation was to focus on finding a endwall boundary layer fence with minimum total pressure loss in the passage and heat transfer coefficient on the endwall of the duct. Anothor objective function was to minimize the area on the endwall of the duct. An approximate optimization method was used for the investigation to secure the computational efficiency. Results indicated that a significant improvement in aerodynamic environment can be achieved through the application of the fence. Improvement of the thermal environment was smaller than that of the aerodynamic enviroment.