이 논문은 터빈 로터의 형상변화에 따른 공력 특성에 대하여 분석하였다. 본 논문의 터빈은 헬리콥터의 보조동력 장치로 사용되는 소형엔진이다. 소형엔진은 팁 형상의 구조적 취약성 때문에 성능을 향상시키기 어렵다. 그러므로, 터빈의 허브를 개선하는 것이 여러 가지 측면에서 유리하다. 터빈의 작동유체는 고온 고압의 가스이다. 터빈표면의 열전달률이 고려되었을 때, 열부하에 의한 블레이드의 손상을 줄이기 위해서는 블레이드 표면의 열전달률 분포를 고찰하여야 한다. 수치모사 결과를 검증용 실험값과 비교하였을 때, SST난류모델은 공력 특성을 잘 반영하고 열전달 예측성능도 우수하였다. 결론적으로, 허브측 선단에서 구륜설계(bulbous design)를 적용하였을 때 공력효율이 향상되었고, 전체 공력 손실 중 끝벽 손실은 15% 감소되었다.
This study aims to analyze the aerodynamics when the geometry of the turbine rotor is modified. The turbine used in this study is a small engine used in the APU of a helicopter. It is difficult to improve the performance of small engines owing to the structural weakness of the blade tip. Therefore, the improvement of the hub geometry is investigated in many ways. The working fluid of a turbine is a high-temperature and high-pressure gas. The heat transfer rate of the turbine surface should be considered to avoid the destruction of blade owing to the heat load. The SST turbulence model gives an excellent prediction of the aerodynamic behavior and heat transfer characteristics when the numerical simulations are compared with the experimental results. In conclusion, the aerodynamic efficiency is improved when a bulbous design is applied to the leading edge near the hub. The endwall loss is reduced by 15%.
