전산유체역학 해석의 기술과제(Computer fluid dynamics analysis in gas turbine research and development)

전문가 제언

□ 가스터빈은 증기터빈에 이어 근래에 가장 발전하고 있어 고성능화에 따라 발전용 뿐 아니라 항공기용으로서 도입이 확산되고 있다.

□ 우리나라는 조립 단계로서 아직도 대부분 선진국에 의존하고 있는데, 최근 1.2㎿ 소형 가스터빈 엔진을 개발 완료한바 있어서 원천기술 자립에 힘쓰고 있다.

□ 천음속 유동장 해석엔 비정상 Navier-Stokes 방정식을 많이 사용하나 막대한 계산량으로 항공기용 등 저 레이놀즈 해석에선 κ-ω식을 채택하되, 적당한 가정을 전제로 하여 계산량을 줄이고 있으며, 현재는 천음속 해석에서 Menter에 의해 제안된 κ-ω SST(Shear Stress Transport) 해법이 가장 성능이 나은 것으로 평가하고 있다.

□ 난류모델은 3차원 유동으로 이를 완전히 해석하는 것은 아직 어려운 상태로서, 난류해석 시 통계원리를 도입하여 응용하고 있는데, 이러한 난류 유동은 산업적으로 매우 응용범위가 넓어서, 터빈요소해석, 버너 등 연소기의 열 유동해석, 엔진 내 유동, 대체 냉매 개발에 필수적인 해석기법이 되고 있다.

□ 대체로 LES 연구는 학술적 연구 성격이 강해서 바다의 해수 열유속(heat flux)의 대류 영향 분석에도 이용되며, 기상수치 예보 등 지구적 해석에도 유용하게 쓰이고 있는데, 산업적 실용성의 난류해석엔 2차 모멘트 모델이 많이 쓰이고 있다.

□ 본문에서는 이러한 CFD 해석기술과 함께 각 해석모델의 최근 개발 동향과 기술적 과제를 잘 보여주고 있어, 전체적인 추이를 잘 알 수 있게 하고 있다.

□ 이러한 천이영역이나 난류 유동해석에서 DNS와 LES 수치해석기법 등이 적용되고 있으나, 역시 가장 큰 과제는 계산능력 문제로 각 해석 대상 특성에 따라 적절한 계산격자 선정이 해석정도와 비용상 가장 중요하다고 본다.

저자

ARAKAWA Chuichi

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

일반기계

연도

2004

권(호)

32(4)

잡지명

Journal of the gas turbine society of Japan(M025)

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

248~253

분석자

차*기

분석물

• 전산유체역학 해석의 기술과제.pdf [165,040 byte]

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