냉각 유체의 유량변동을 고려한 고압터빈 노즐 압력면 막냉각 홀 배열의 강건 최적설계 = Robust Design Optimization of Film Cooling Hole Array of HPT nozzle Considering Variance of the Mass Flow Rate of Cooling Air
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학술지명
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발행연도
2015
작성언어
Korean
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자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
1227-1230(4쪽)
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본 연구에서는 항공기용 가스터빈엔진의 고압터빈 냉각성능 향상을 위한 막냉각 홀 배열 강건 최적화를 수행하였다. 이를 위해 2개의 막냉각 홀 열을 9개의 변수로 정의하였고 냉각 유체의 유량변동에도 강건한 형상을 얻기 위해 각각의 내부유로로 공급되는 냉각유체의 유량을 확률변수로 정의하였다. 3차원 유동 및 열전달 해석은 정상 압축성 RANS 방정식을 이용하였으며, 확률 평가 및 최적화 기법으로는 크리깅 근사모델과 몬테카를로 시뮬레이션 및 유전 알고리즘을 사용하였다. 노즐 압력면의 온도의 평균과 변동을 최소화하는 다목적 최적화 문제로 수행되었으며, 그 결과 온도의 평균은 최대 약 7.9%, 온도 변동의 편차는 최대 약 88.2%까지 줄일 수 있는 냉각유량변동에 강건하면서도 향상된 성능의 막냉각 홀 배열 형상을 도출하였다.
더보기In the present work, robust design optimization of film-cooling hole array at the pressure side of high pressure turbine nozzle was conducted. To do this, 2 rows of film cooling holes were parameterized by 9 design variables and mass flow rate of cooling air supplied to each internal cooling passage were defined as uncertainties. 3-dimensional compressible RANS equations were used for flow analysis and measuring heat transfer at the nozzle surface. For probabilistic approach and optimization, Monte Carlo Simulation with Kriging surrogate model, and Genetic algorithm were used. as a result, average wall temperature was decreased about 7.9% and variance of the wall temperature was decreases about 88.2%.
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