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저압용 터빈에서의 익렬 상호작용, 천이와 고양력 에어로포일

전문가 제언: ○ 터보기계(turbo-machine) 내에서의 유동은 익렬(bladerow)의 상호 운동 때문에 비정상상태(unsteady)이다. 저압용 터빈(turbine)에 있어서 상류 익렬로부터의 후류는 비정상상태의 주요 원인이 된다. 상당히 많은 날개(blade)-표면 경계층 유동이 층류이기 때문에, 이 비정상상태에 의해 일어나는 가장 중요한 결과는 하류 날개의 흡입측 경계층에서의 후류의 상호작용이다.

○ 후류 경계층 상호작용에 대한 물리적 이해의 대부분은 상류 익렬에 가장 가까운 곳의 그것들과 유사한 후류를 발생하는 이동-바(moving-bar) 시스템(system)에 부착된 익렬로부터 얻어진 것들이다. 이것은 고양력(high-lift) BR715 LP터빈과 같은 고양력 프로파일을 설계하여, 과거의 고양력 프로파일과 같거나 더 높은 성능을 얻을 수 있도록 해준다.

○ 하나 또는 다중의 익렬로부터 발생되는 후류의 상호작용은 다른 층류 경계층들 사이에서 유동의 천이/난류 스트립(strip)를 만들 수 있다. 이것은 부착된 유동에 있어서 천이를 바이패스(bypass)하는 메커니즘을 통하거나 또는 박리된 유동 천이에 있어서 Kelvin-Helmholtz 불안정성의 파괴를 통하여 일어날 수 있다.

○ 고요한 유동 영역은 그것이 날개 표면 위를 움직일 때, 항상 이러한 스트립을 따라간다. 고요한 영역은 초기에 전체-속도 프로파일과 이에 따라 다시 층류 값으로 완화되는 높은 벽면 전단 응력과 연계되어 있다. 이 천이/난류 스트립(또는 심지어 개별의 스폿)이 손실을 증대시키는 경향을 갖는데 반하여, 고요한 영역은 비교란화(undisturbed)된 경계층과 비교할 때, 손실을 줄여주는 경향이 있다.

저자: Hodson, HP; Howell, RJ
자료유형: 학술정보