가스터빈의 CFD기술 현황과 전망(Current and Future Status on Gas Turbine CFD Technology)

전문가 제언

□ 가스터빈 내부는 비정상 난류 유동장으로 CFD가 아니면 해석이 불가능할 정도로 CFD 해석기술이 기여하고 있는데, 지금은 범용유동해석 코드인 CFX, FLUENT 등으로 막 냉각이나 날개에 대한 수치해석이 보다 용이하게 되었다.

□ 이러한 난류모델의 3차원 유동해석은 아직 완전한 것은 아니지만, Navier-Stokes 지배방정식에서 비롯된 κ-ω, κ-ε모델은 난류역과 천이 역에 적용할 수 있으며, LES를 도입하려는 시도도 많아지고 있다.

□ 이들 해석엔 계산양이 막대하여 매우 큰 계산용량이 필요하지만 최근 병렬 클러스터 등으로 계산기 용량도 커지고 있어서 해석환경이 좋아지고 있으며, 최근엔 STAR-CD 등 상용프로그램이 나와서 유동연소나 날개 냉각해석 등에도 활용되고 있다.

□ 본문에서 소개하고 있는 UPACS는 일본 우주항공연구개발기구의 다 분야 통합기반 소프트웨어로서 종합격자를 위한 전 처리 프로그램인데, 이 상류 해석, 열전도, 구조해석, 저 마하수 유동 등의 CFD 해석이 가능한 공개용이어서 주목된다.

□ 여기에 적용된 난류모델은 Baldwin-Lomax, Spalart-Allmaras 모델로서, MPI(Message Passing Interface) 채택으로 계산격자 증가에도 대비하고 있어서 병렬계산기로 충분히 대처되도록 하고 있어 활용도가 매우 높은 것으로 여겨진다.

□ 전 처리법의 도입으로 난류 유동장과 고체 열전도를 하나의 지배방정식으로 처리함으로서 실용성은 크게 높였으나, 아직도 천이 역에서의 한계 개선과 함께 구조격자와 비 구조격자용의 통합 등 향후 더욱 정교한 코드에 의해 해석성능 개선이 계속 필요할 것으로 본다.

□ 이러한 CFD기술은 향후 새로운 형태의 날개나 비행체 창출에도 도구가 되고 있어서, 우리도 범용 해석코드를 개발 공개하고 이를 자유자재로 활용할 수 있는 인재육성에 각 대학이 힘을 기울였으면 한다.

저자

YAMAMOTO Satoru

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

241~247

분석자

차*기

분석물

• 가스터빈의 CFD기술 현황과 전망.pdf [172,906 byte]

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