KR200404216Y1 - Turbine blade of a gas turbine having compound angled rib arrangements in cooling passage - Google Patents
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Abstract
본 고안은 가스터빈 블레이드의 강제 대류 냉각을 위하여 블레이드의 내부에 있는 냉각유로상의 대향하는 양측면에 각각의 경사요철을 구비하는 가스터빈에 있어서, 상기 경사요철은 하향류가 발생하는 영역(L1)에 대하여 하나의 충돌각(α1)을 형성하고, 상향류가 발생하는 영역(L2)에 대하여 다른 충돌각(α2)을 형성하도록 복합각도로 절곡되는 구조를 특징으로 한다.The present invention is a gas turbine having each inclined irregularities on opposite sides on the cooling flow path inside the blade for forced convection cooling of the gas turbine blade, the inclined irregularities are the region in which the downflow occurs (L 1 ) It is characterized by a structure that is bent at a compound angle to form one collision angle (α 1 ) with respect to, and the other collision angle (α 2 ) with respect to the region (L 2 ) where the upflow occurs.
이에 따라, 가스터빈 엔진에 사용되는 터빈 블레이드의 냉각을 위해서 설치되는 내부 이차유로의 냉각성능을 향상시키고 균일한 열전달을 유지할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, there is an effect of improving the cooling performance of the internal secondary flow path installed for cooling the turbine blades used in the gas turbine engine and maintaining uniform heat transfer.
Description
본 고안은 가스터빈의 블레이드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스터빈 엔진의 주요 부품인 터빈 블레이드의 내부에 형성되는 냉각유로(덕트) 상에서 이차유동에 의한 균일한 열전달을 수행하여 냉각성능을 향상하기 위한 내부유로에 복합각도의 경사요철을 지닌 터빈 블레이드에 관한 것이며, 특히 터빈 블레이드의 내부에 형성되는 냉각유로(덕트) 상에서 제작이 용이하며 구조적 취약성을 보완하는 것과 함께 이차유동에 의한 균일한 열전달을 수행하여 냉각성능을 향상시키는 곡률을 갖는 복합각도의 경사요철을 지닌 터빈 블레이드를 포함한다.The present invention relates to a blade of a gas turbine, and more specifically, to improve cooling performance by performing uniform heat transfer by secondary flow on a cooling flow path (duct) formed inside a turbine blade which is a main part of a gas turbine engine. The present invention relates to a turbine blade having a compound angle of inclination and convexity in an internal flow path, and is particularly easy to manufacture on a cooling flow path (duct) formed inside the turbine blade, to compensate for structural weakness, and to uniform heat transfer by secondary flow. It includes a turbine blade having a compound angle of inclination irregularities having a curvature to improve the cooling performance.
통상적으로 가스터빈의 효율을 증대시키기 위하여 터빈 입구 온도를 높이는 것이 필수적이지만, 터빈 입구온도를 증가시키는 경우 터빈 블레이드 재질의 한계로 인해서 터빈 블레이드의 파손이 야기된다. 이러한 문제를 개선하기 위해서 최근에 표면 처리 등 가공적인 측면에서 요소의 내열성을 향상시키기 위한 연구들이 진행 중에 있다.Typically it is necessary to increase the turbine inlet temperature in order to increase the efficiency of the gas turbine, but if the turbine inlet temperature is increased, the turbine blade material is damaged due to the limitation of the turbine blade material. In order to improve such a problem, studies are recently underway to improve the heat resistance of elements in terms of processing such as surface treatment.
그러나 이러한 방법에만 의존하여 블레이드를 보호하는 것 역시 근본적인 문제해결에 한계를 보이기 있기 때문에 다양한 냉각 구조를 적용하는 시도가 병행되고 있다. 이때의 냉각방식으로는 막냉각, 충돌제트 냉각, 강제대류 냉각 등이 고려될 수 있다. 이 중에서 특히 강제 대류 냉각은 다른 냉각 방법에 비해서 블레이드 표면에 추가적인 가공을 하지 않고 블레이드 내부에 있는 유로를 통해서 냉각시키는 방법으로 막냉각 등의 경우처럼 냉각유체에 의해 발생되는 손실이 없는 효과적인 냉각 방법이다.However, the protection of the blades based only on these methods also presents limitations in solving the fundamental problem, and therefore, various cooling structures have been attempted. At this time, as the cooling method, film cooling, impingement jet cooling, forced convection cooling, etc. may be considered. Among these, forced convection cooling is an effective cooling method without loss caused by the cooling fluid as in the case of membrane cooling, as it is cooled through the flow path inside the blade, without further processing on the blade surface, compared to other cooling methods. .
강제대류 냉각에서는 냉각성능을 향상시키기 위해서 요철이나 핀, 델타 탭 형태의 난류촉진제를 사용하기도 한다. 이 중에서 특히 요철을 사용한 냉각방법이 많이 사용되고 있다. 여기서, 요철은 유로 내의 유동을 교란시켜 열전달을 향상시키기 위해서 사용하는 장치이다.In forced convection cooling, turbulence accelerators in the form of irregularities, fins and delta taps are sometimes used to improve cooling performance. Among these, the cooling method using the unevenness | corrugation especially is used a lot. Here, the unevenness is an apparatus used for disturbing the flow in the flow path to improve heat transfer.
먼저, 종래의 터빈 블레이드에 대하여 설명하면, 가스터빈 엔진의 주요부는 크게 압축기, 연소기, 터빈으로 구분되며, 여기서 터빈은 고정익(stator blade)과 회전익(rotor blade)으로 이루어진다. 고정익은 연소기에서 빠져나온 유동의 방향을 전환해주고 유동을 가속하는 역할을 하고, 회전익은 유동으로부터 일을 발생하는 역할을 한다. First, a description of a conventional turbine blade, the main part of the gas turbine engine is largely divided into a compressor, a combustor, a turbine, wherein the turbine is composed of a stator blade and a rotor blade. The fixed blade serves to redirect the flow out of the combustor and to accelerate the flow, while the rotor blade generates work from the flow.
도 1a는 종래의 터빈 블레이드의 외형 및 블레이드를 종단하여 내부 냉각유로와 경사요철을 나타내는 사시도이고, 도 1b는 도 1a에서 제시된 일반적인 터빈 블레이드의 Ⅰ-Ⅰ' 선 단면을 나타내는 도식도이며, 도 2는 도 1a의 경사요철의 다양한 배열 형태와 이차유동 현상을 나타내는 도식도 및 이때의 이차 유동을 개략적으로 나타내는 도식도이다.FIG. 1A is a perspective view illustrating the internal cooling flow path and the inclined unevenness of a conventional turbine blade by terminating the blade, and FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a cross-sectional view taken along line II ′ of the general turbine blade shown in FIG. 1A, and FIG. 2. Figure 1a is a schematic diagram showing the various arrangements and secondary flow phenomenon of the inclined concave-convex of Figure 1a and the secondary flow at this time.
즉, 도 1a는 그러한 회전익 중 하나를 절개한 것으로 부호 A는 냉각유로(덕트)를 부호 B는 경사요철을 나타낸다. 도 1b와 도 2에 나타낸 바와 같이, 하나의 회전익에는 복수의 냉각유로가 형성되고, 각 냉각유로상에서 대향하는 면에는 복수의 경사요철이 평행하게 형성된다. 종래의 경사요철은 도 2 (a)의 나란한 배열 및 (c)의 엇갈린 배열로 형성되며, 냉각유로상의 유동에 대하여 일정한 충돌각(angle of attack)을 갖는 구조이다. 보다 상세하게, 양면의 경사요철이 마주보는 대등한 위치에 있는가 다른 위치에 있는가에 따라 도 2(a)의 형태는 (a)와 (b)로, 도 2(c)의 형태는 (c)과 (d)로 구분된다.That is, Fig. 1A shows one of the rotor blades cut, where A represents a cooling flow path (duct) and B represents inclined unevenness. As shown in Fig. 1B and Fig. 2, a plurality of cooling passages are formed in one rotor blade, and a plurality of inclined unevennesses are formed in parallel on the surfaces facing each cooling passage. Conventional warps and protrusions are formed in a side-by-side arrangement of Figure 2 (a) and a staggered arrangement of (c), and has a constant angle of attack with respect to the flow on the cooling flow path. In more detail, the shape of Fig. 2 (a) is (a) and (b), and the shape of Fig. 2 (c) is different depending on whether the inclined irregularities on both sides are in the same or opposite positions. And (d).
종래의 경우, 도 2에 제시된 바와 같이 덕트 내부에 2차유동이 형성되며, 이러한 2차유동의 형성으로 인하여 바닥면에서 열전달은 향상되지만 불균일한 분포를 갖게 된다. 도 2에서 이차유동의 하향류(downward flow)가 발생하는 영역에서는 하향류의 영향으로 유동이 바닥면 쪽으로 눌리면서 높은 열전달계수를 갖지만, 상향류(upward flow)가 발생하는 영역에서는 유동이 이 영역의 바닥면을 충분히 냉각시키지 못하고 바닥면으로부터 떨어지기 때문에 상대적으로 낮은 열전달계수를 갖는다. 이러한 이유로 요철이 설치된 바닥면에서는 횡방향으로 매우 불균일한 냉각특성을 갖게 된다.In the related art, secondary flow is formed in the duct as shown in FIG. 2, and heat transfer is improved at the bottom surface due to the formation of the secondary flow, but has a non-uniform distribution. In FIG. 2, in the region in which the downstream flow of secondary flow occurs, the flow is pressed toward the bottom surface under the influence of the downward flow, but has a high heat transfer coefficient, but in the region in which the upflow occurs, the flow of the region It has a relatively low heat transfer coefficient because it does not cool enough and falls off the floor. For this reason, there is a very non-uniform cooling characteristic in the transverse direction on the bottom surface is provided with unevenness.
그러므로 본 고안의 제1 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉각유로상에 복합각도를 갖는 경사요철을 설치하여 상향류에 의해 발생하는 영향을 줄여 횡방향으로 보다 균일하면서 전체적으로 높은 열전달계수를 유지할 수 있는 내부유로에 복합각도의 경사요철을 지닌 터빈 블레이드를 제공한다.Therefore, the first object of the present invention is to solve the above problems, by installing the sloped irregularities having a complex angle on the cooling flow path to reduce the effects caused by the upflow to achieve a more uniform and overall high heat transfer coefficient in the transverse direction Provides a turbine blade with a compound angle of inclination and convexity in a maintainable internal flow path.
한편, 상기 제1 목적에 따른 터빈 블레이드는 내부유로의 복잡한 형상으로 인하여 주조공법을 이용하여 제작하게 되는 바, 이때, 내부 유로 및 요철의 급격한 형상변화는 제작이 어려우며 또한 이러한 급격한 형상변화가 이루어지는 곳은 구조적으로도 취약한 특성을 갖는다. On the other hand, the turbine blade according to the first object is produced by the casting method due to the complex shape of the internal flow path, where the rapid shape change of the internal flow path and irregularities is difficult to manufacture and also where such a rapid shape change is made Has structurally weak properties.
그러므로 본 고안의 제2 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 냉각유로상에 복합각도를 갖는 경사요철을 설치하여 상향류에 의해 발생하는 영향을 줄여 횡방향으로 보다 균일하면서 전체적으로 높은 열전달계수를 유지할 수 있는 내부유로에 복합각도의 경사요철을 지닌 터빈 블레이드에 대하여 그 제작이 용이하며, 구조적 취약성을 보완하고 기 출원한 복합각도 경사요철을 설치한 경우와 동등한 냉각성능을 갖는 절곡부에 일정 곡률을 갖는 복합각도 경사요철을 지닌 터빈 블레이드를 제공함에 있다. Therefore, the second object of the present invention is to reduce the effects caused by the upflow by installing the inclined irregularities having a complex angle on the cooling flow path to solve the above problems can maintain a more uniform and overall high heat transfer coefficient in the transverse direction It is easy to manufacture turbine blades with complex angled irregularities in the internal flow path, and it has a certain curvature in the bent portion that compensates for structural weaknesses and has the same cooling performance as that of the previously applied complex angled irregularities. The present invention provides a turbine blade having a compound angle of slope.
이러한 목적들을 달성하기 위해 본 고안은 가스터빈 블레이드의 강제 대류 냉각을 위하여 블레이드의 내부에 있는 냉각유로상의 대향하는 양측면에 각각의 경사요철을 구비하는 가스터빈에 있어서, 상기 경사요철은 하향류가 발생하는 영역(L1)에 대하여 하나의 충돌각(α1)을 형성하고, 상향류가 발생하는 영역(L2)에 대하여 다른 충돌각(α2)을 형성하도록 복합각도로 절곡되는 구조를 특징으로 한다.In order to achieve these objectives, the present invention provides a gas turbine having respective inclined irregularities on opposite sides on the cooling flow path inside the blade for forced convection cooling of the gas turbine blade, wherein the inclined unevenness is generated in a downflow. region characterized by a structure in which the bending of composite angle to form the other impingement angle (α 2) with respect to the region (L 2) forming one of the impingement angle (α 1), and an overflow occurs for the (L 1) to It is done.
바람직하게는, 상기 서로 다른 충돌각(α1, α2)으로 접하는 영역이 일정 곡률을 갖는 매끈한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 내부유로에 곡률을 가지며, 더욱 바람직하기로는, 상기 경사요철은 서로 다른 충돌각을 갖는 부분이 접하는 영역에서의 곡률이 0.1W≤R≤3W의 조건을 만족한다.Preferably, the regions in contact with the different collision angles (α 1 , α 2 ) have a smooth structure with a smooth curvature having a predetermined curvature, more preferably, the inclined irregularities are different The curvature in the region where the part having the collision angle is in contact meets the condition of 0.1 W? R?
또한 바람직하기로는, 상기 경사요철은 대향하는 양측면을 투영할 때 상호 동일하게 겹치는 배열, 소정의 거리로 평행이동되는 배열, 절곡부 또는 내부유로 중심선(곡률을 갖는 부분)에 대하여 선대칭되는 배열, 절곡부 또는 내부유로 중심선(곡률을 갖는 부분)에 대하여 선대칭되면서 소정의 거리로 평행이동되는 배열 중 택일되는 구조인 것을 특징으로 하거나, Also preferably, the inclined unevenness is an arrangement overlapping each other when projecting opposite sides, an arrangement which is parallelly moved by a predetermined distance, an arrangement which is pre-symmetrical with respect to a bent portion or an internal flow path center line (a portion having a curvature), and a bending. It is characterized in that the structure is selected from the arrangement that is parallel to the predetermined distance while being linearly symmetrical with respect to the center line (part having curvature), or
상기 경사요철은 하향류가 발생하는 영역(L1)에서의 유동과 경사요철의 충돌각(α1)이 45°≤α1<90°의 범위에서 값을 갖는 경우, 상향류가 발생하는 영역(L2)에서의 충돌각(α2)이 45°<α2<135°의 범위에서 α2>α1의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하거나,The inclined unevenness is an area in which upward flow occurs when the collision angle α 1 between the flow and the inclined unevenness in the region L 1 occurs has a value in a range of 45 ° ≦ α 1 <90 °. The collision angle α 2 at (L 2 ) satisfies the condition of α 2 > α 1 in the range of 45 ° <α 2 <135 °, or
상기 경사요철의 절곡되는 부분의 위치는 냉각유로 전체의 폭(W)에 대하여 0.1W≤L1≤0.9W의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하거나,Position of the bent portion of the inclined concave-convex is characterized by satisfying the condition of 0.1W≤L 1 ≤0.9W with respect to the width (W) of the total cooling channel, or
상기 경사요철 사이의 피치(요철간의 간격)는 요철 높이의 3배에서 15배 사이인 것을 특징으로 한다.The pitch between the inclined concave-convex (interval between the concave-convex) is characterized in that between three times and 15 times the height of the concave-convex.
이때, 상기 경사요철은 대향하는 양측면을 투영할 때 상호 동일하게 겹치는 배열, 소정의 거리로 평행이동되는 배열, 절곡부에 대하여 선대칭되는 배열, 절곡부에 대하여 선대칭되면서 소정의 거리로 평행이동되는 배열 중 택일된다.In this case, the inclined unevenness is an arrangement overlapping each other when projecting opposite sides, an arrangement to be moved in parallel at a predetermined distance, an arrangement to be linearly symmetric with respect to the bent portion, an arrangement to be parallel to a predetermined distance while being symmetric with respect to the bent portion Either way.
이렇게 터빈 블레이드를 강제 대류 냉각시키는 경사요철에 대하여 복합각도를 갖는 경사요철을 적용함으로써 향상된 냉각성능 뿐만 아니라 균일한 열전달을 얻게 된다.Thus, by applying the inclined concave-convex having a complex angle to the inclined concave-convex for forced convection cooling of the turbine blades, not only improved cooling performance but also uniform heat transfer can be obtained.
더욱이, 본 고안의 제2 실시예에 따른 터빈 블레이드에 의하면, 절곡부에서 꺾이는 형상을 없앰으로써 응력 등에 의한 파손 등 구조적 취약성을 감소시킬 수 있으며, 주조를 이용한 터빈 블레이드의 제작에 있어서 보다 용이하게 제작하는 것이 가능하다. Further, according to the turbine blade according to the second embodiment of the present invention, by eliminating the shape bent at the bent portion, structural weakness such as breakage due to stress or the like can be reduced, and more easily manufactured in the manufacture of the turbine blade using casting. It is possible to do
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail preferred embodiments of the present invention.
먼저, 본 고안의 제1 실시예를 도 3 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 터빈 블레이드의 내부 냉각유로와 경사요철을 나타내는 도식도이고, 도 4는 본 고안의 제1 실시예에 따른 경사요철의 편심 배열상태를 나타내는 도식도이고, 도 5는 종래의 냉각유로상의 일 평면에서의 속도벡터를 나타내는 예시도이고, 도 6은 본 고안의 제1 실시예에 따른 냉각유로상의 일 평면에서의 속도벡터를 나타내는 예시도이고, 도 7은 종래 및 본 고안의 제1 실시예의 냉각유로상의 다른 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도이고, 도 8은 종래 및 본 고안의 제1 실시예의 냉각유로상의 또 다른 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도이고, 도 9는 종래의 냉각유로상의 바닥면에서의 열전달계수비(Nu/Nu0) 분포를 나타내는 예시도이고, 도 10은 본 고안의 제1 실시예에 따른 냉각유로상의 바닥면에서의 열전달계수비(Nu/Nu0) 분포를 나타내는 예시도이며, 도 11은 종래 및 본 고안의 제1 실시예에 따른 경사요철의 다양한 배열형태에 따른 평균 열전달계수비 분포를 비교하여 나타내는 그래프이다.First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 11. 3 is a schematic view showing the internal cooling flow path and the inclined unevenness of the turbine blade according to the first embodiment of the present invention, Figure 4 is a schematic diagram showing the eccentric arrangement of the inclined unevenness according to the first embodiment of the present invention 5 is an exemplary view showing a velocity vector in one plane on a conventional cooling channel, and FIG. 6 is an exemplary diagram showing a velocity vector in one plane on a cooling channel according to a first embodiment of the present invention. Is an exemplary view showing a comparison of velocity vectors in different planes on the cooling flow path of the conventional embodiment and the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows velocity vectors in another plane on the cooling flow path of the conventional embodiment and the first embodiment of the present invention. 9 is an exemplary view showing a distribution of heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0 ) at the bottom surface of a conventional cooling flow path, and FIG. 10 is a cooling flow path according to a first embodiment of the present invention. An exemplary diagram illustrating the heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0) distribution in dakmyeon Fig, 11 is conventional and shown by comparing the average heat transfer coefficient of the non-distributed according to various arrangement of the inclined convex according to a first embodiment of the subject innovation It is a graph.
터빈 블레이드 내부 이차유로의 냉각성능의 향상을 위해서는 유로 내에 요철을 설치하게 되는데, 이때 요철을 통해서 발생되는 복잡한 유동은 열전달의 향상과 동시에 부가적인 마찰손실을 유발하고 더불어 열전달의 불균일로 인한 열점의 발생이 수반된다. 이에 본 고안은 복합각도를 갖는 경사요철을 이용한 유로 내부에서의 냉각성능의 향상 및 열전달의 균일성을 도모한다.In order to improve the cooling performance of the secondary flow path inside the turbine blade, the unevenness is installed in the flow path, and the complicated flow generated through the unevenness causes heat friction due to uneven heat transfer and additional friction loss. This is accompanied by. Therefore, the present invention aims to improve the cooling performance and uniformity of heat transfer inside the flow path using inclined unevenness having a complex angle.
도 3은 본 고안의 경사요철이 설치될 가스터빈 블레이드 내부(이차)유로의 개략도를 보여주고 있다. (a1)(a2)(b1)(b2)는 본 고안에 따른 다양한 요철 배열 형상으로서, 각각 (a)의 평행 배열 및 (b)의 엇갈린 배열에 대한 구체적인 실시예이다. 여기서 실선으로 표시된 요철은 바닥면에, 점선으로 표시된 요철은 대향하는 반대면에 부착된 상태를 나타낸다.Figure 3 shows a schematic view of the gas turbine blade inner (secondary) flow path to be installed uneven slope of the present invention. (a1) (a2) (b1) (b2) are various concave-convex array shapes according to the present invention, and are specific embodiments of the parallel arrangement of (a) and the staggered arrangement of (b), respectively. Here, the unevenness indicated by the solid line indicates the state attached to the bottom surface, and the unevenness indicated by the dotted line is attached to the opposite opposite surface.
(a1)은 나란한 평행배열의 복합각도 경사요철, (a2)는 반 피치 이동된 평행배열의 복합각도 경사요철, (b1)은 나란한 엇갈린 배열의 복합각도 경사요철, (b2)는 반 피치 이동된 엇갈린 배열의 복합각도 경사요철을 나타낸다. 이때 본 고안의 복합각도 경사요철은 충돌각이 서로 다른 요철이 접하는 부분(절곡부)의 위치에 따라 도 4의 (a)∼(c)에 제시된 바와 같이 편심되는 형상으로 변형이 가능하다.(a1) is a compound angle warp unevenness of parallel parallel arrays, (a2) a compound angle warp unevenness of parallel arrays shifted by half pitch, (b1) a compound angle warp unevenness of side-by-side parallel arrangement, and (b2) Compound angles in a staggered arrangement represent gradients. At this time, the composite angle inclined unevenness of the present invention can be deformed into an eccentric shape as shown in (a) to (c) of FIG.
도 3의 (a1)(a2)(b1)(b2)처럼 본 고안은 하향류 쪽과 상향류 쪽에서 서로 다른 충돌각(α1: 하향류 쪽 요철 충돌각, α2:상향류 쪽 요철 충돌각)을 갖는 복합각도 경사요철이 제안된다. 충돌각이 서로 다른 요철이 접하는 절곡부는 하향류가 발생하는 쪽의 측벽에서 요철높이의 1배 이상 떨어진 곳에서부터 반대편 측벽으로부터 요철높이의 1배 이상 떨어진 곳 사이에 위치하며, 공통적으로 터빈 블레이드의 내부유로에 설치되어 평행하거나 엇갈린 배열 및 각각에 대하여 소정의 피치만큼 이동된 배열의 조합으로 이루어진다.As shown in (a1), (a2), (b1), and (b2) of FIG. 3, the present invention has different impact angles on the upstream and upstream sides (α 1 : up and down side uneven collision angles, and α 2 : upstream side uneven collision angles). Composite angled slopes with) are proposed. The bent portion where the bumps of different impact angles contact each other is located between one or more times the height of the unevenness on the sidewall where the downflow occurs, and one or more times the height of the unevenness from the opposite sidewall. It is made up of a combination of parallel or staggered arrangements installed in the flow path and shifted by a predetermined pitch with respect to each.
본 고안에 따른 경사요철의 구체화된 예는 다음과 같다.Specific examples of the slope irregularities according to the present invention are as follows.
도 3의 (a)처럼 터빈 블레이드 유로 내 윗면과 아랫면의 요철이 평행하게 배열된다면, 하향류가 발생하는 영역에서의 덕트 유동과 요철사이의 충돌각(α1)이 45°≤α1<90°의 범위에서 값을 갖는 경우, 상향류가 발생하는 영역에서의 충돌각(α2)이 45°<α2<135°의 범위에서 α2>α1인 값을 갖는 복합각도 경사요철 배열을 구성한다. 양측의 경사요철은 (a1)처럼 일치시키거나 (a2)처럼 어긋나게 하며, 절곡부는 0.1W≤L1≤0.9W의 범위(W: 덕트의 폭) 내에 위치시킨다. (a2)의 경우 어긋나는 거리는 요철과 요철 사이 간격(피치)의 반정도로 한다.If the irregularities of the upper and lower surfaces in the turbine blade flow path are arranged in parallel as shown in FIG. 3 (a), the collision angle α 1 between the duct flow and the irregularities in the region where the downflow occurs is 45 ° ≦ α 1 <90 If the value is in the range of °, the angle of collision (α 2 ) in the region in which the upflow occurs is a complex angled slope irregularities array having a value of α 2 > α 1 in the range of 45 ° <α 2 <135 ° Configure. The inclined unevenness on both sides is matched or displaced as (a2), and the bent portion is placed in the range of 0.1W ≦ L 1 ≦ 0.9W (W: width of the duct). In the case of (a2), the deviation distance shall be approximately half of the gap (pitch) between the unevenness and the unevenness.
도 3 (b)처럼 터빈 블레이드 유로 내 윗면과 아랫면의 요철이 엇갈리게 배열된다면, 하향류가 발생하는 영역에서의 덕트 유동과 요철사이의 충돌각(α1)이 45°≤α1<90°의 범위에서 값을 갖는 경우, 상향류가 발생하는 영역에서의 충돌각(α2)이 45°<α2<135°의 범위에서 α2>α1인 값을 갖는 복합각도 경사요철 배열을 구성한다. 양측의 경사요철은 (b1)처럼 일치시키거나 (b2)처럼 어긋나게 하며, 절곡부는 0.1W≤L1≤0.9W의 범위(W: 덕트의 폭) 내에 위치시킨다. (b2)의 경우 어긋나는 거리는 요철과 요철 사이 간격(피치)의 반정도로 한다.If the irregularities of the upper and lower surfaces in the turbine blade flow path are alternately arranged as shown in FIG. 3 (b), the collision angle α 1 between the duct flow and the unevenness in the downward flow region is 45 ° ≦ α 1 <90 °. In case of having a value in the range, the angle of collision α 2 in the region in which the upflow occurs forms a complex angle inclined uneven array having a value of α 2 > α 1 in a range of 45 ° <α 2 <135 °. . The inclined unevenness on both sides coincides or shifts as shown in (b1), and the bent portion is placed in a range of 0.1 W? L 1? 0.9 W (W: width of the duct). In the case of (b2), the distance to be shifted is half the distance (pitch) between the unevenness and unevenness.
일반적으로, 요철을 설치하는 경우 덕트 유동이 요철에서 박리되어 하류에서 재부착하여 이 영역에서 높은 열전달계수를 갖는다. 이러한 재부착 지점과 요철의 후면 사이에 유동이 재순환하는 영역이 형성되는데, 이러한 영역에서는 유동의 낮은 속도와 재순환으로 인하여 상대적으로 낮은 열전달계수가 나타난다. 전술한 바와 같이 종래의 경사요철을 적용하는 경우, 유동의 재부착·재순환 현상과 더불어 덕트 내부에 도 2와 같은 이차유동이 형성된다. 이러한 이차유동의 영향으로 하향류가 발생하는 영역에서는 유동의 재부착거리가 짧아져서 재순환영역의 크기가 감소하며, 재부착 강도가 증가하기 때문에 열전달이 증가하게 된다(도 9). 이에 반해 상향류가 발생하는 영역에서는 유동이 바닥면으로부터 떨어지므로 재부착현상이 나타나지 않거나 약하게 나타난다.In general, in the case of installing the unevenness, the duct flow is separated from the unevenness and reattached downstream to have a high heat transfer coefficient in this region. Between this reattachment point and the backside of the unevenness, a region is formed where the flow is recirculated, where a relatively low heat transfer coefficient appears due to the low velocity and recirculation of the flow. As described above, in the case of applying the conventional inclined unevenness, secondary flow as shown in FIG. 2 is formed in the duct together with the reattachment and recirculation of the flow. In the region where the downflow occurs due to the secondary flow, the reattachment distance of the flow is shortened, the size of the recirculation zone is reduced, and the heat transfer is increased because the reattachment strength is increased (FIG. 9). On the other hand, in the region where the upflow occurs, the reflow phenomenon does not appear or is weak because the flow falls from the bottom surface.
이에 따라 상향류 쪽 영역에서는 열전달계수가 상대적으로 낮아지게 된다. 이러한 이유로 도 9에서 보여주듯이 덕트 바닥면에서는 횡방향으로 매우 불균일한 열전달 특성이 나타난다. 따라서, 냉각성능을 증가시키고 균일한 열전달 계수 분포를 얻기 위해서는 상향류의 영향을 받는 영역에서의 열전달을 증가시키는 것이 필수적이다.As a result, the heat transfer coefficient becomes relatively low in the upflow region. For this reason, as shown in FIG. 9, a very uneven heat transfer characteristic appears in the transverse direction at the duct bottom surface. Therefore, in order to increase the cooling performance and obtain a uniform heat transfer coefficient distribution, it is essential to increase the heat transfer in the area affected by the upflow.
본 고안의 타당성을 검증하기 위하여 종래의 경사요철(도 2)과 본 고안의 복합각도 경사요철(도 3)의 여러 가지 요철배열에 대해서 수치해석 및 실험을 수행하여 성능을 입증한다. 이때 종래의 경사요철의 경우 충돌각(α1)을 60°로 하며, 복합각도를 갖는 경사요철에서 하향류 측 요철의 충돌각(α1)은 60°, 상향류 측 요철의 충돌각(α2)은 90°로 한다.In order to verify the feasibility of the present invention, numerical analysis and experiments are performed on various concave-convex arrays of the conventional inclined concave-convex (FIG. 2) and the composite angle inclined concave-convex (FIG. 3) of the present invention. In this case, in the case of the conventional inclined irregularities, the collision angle α 1 is 60 °, and in the inclined irregularities having a complex angle, the collision angle α 1 of the upstream side irregularities is 60 ° and the collision angle of the upstream side irregularities 2 ) shall be 90 °.
다음은 수치해석 결과이다.The following is the numerical result.
도 5는 종래의 경사요철이 나란한 평행배열인 경우 하향류 측 벽과 상향류 측 벽으로부터 1 mm (요철높이의 0.25배) 떨어진 평면에서의 속도벡터를 나타내는 그림이다. (a)는 하향류 측 벽 부근에서의 유동의 속도벡터로서 앞서 언급한 바와 같이 하향류의 영향으로 유동이 요철을 지난 직후 재부착하는 것을 알 수 있으며, 이러한 재부착현상으로 인해 하향류가 발생하는 영역에서는 높은 냉각성능을 나타낸다. 반면에 (b)에 제시된 바와 같이 상향류가 발생하는 영역에서는 유동의 재부착현상이 나타나지 않으며, 유동이 바닥면으로부터 덕트의 중심부분으로 상승하는 유동이 형성된다. 따라서, 상향류가 발생하는 영역에서는 상대적으로 냉각성능이 낮게 나타난다.FIG. 5 is a diagram illustrating a velocity vector in a plane 1 mm (0.25 times the uneven height) from a downflow side wall and an upflow side wall when the conventional inclined unevenness is in parallel parallel arrangement. (a) is the velocity vector of the flow in the vicinity of the downflow side wall. As mentioned above, it can be seen that the flow reattaches immediately after the unevenness due to the influence of the downflow, and the reflow phenomenon causes the downflow. In the region shown above, high cooling performance is shown. On the other hand, as shown in (b), there is no reattachment of the flow in the region where the upstream occurs, and a flow is formed in which the flow rises from the bottom to the center of the duct. Therefore, the cooling performance is relatively low in the region where the upflow occurs.
도 6은 본 고안의 복합각도 경사요철이 나란한 평행배열인 경우, 하향류 쪽 측면벽과 상향류 쪽 측면벽으로부터 1 mm (요철높이의 0.25배) 떨어진 평면에서의 속도벡터를 나타내는 그림이다. 하향류 측 벽 부근에서의 속도벡터를 보면 일반적인 경사요철의 경우와 거의 흡사한 것을 알 수 있다. 반면에 상향류 측 벽 부근에서는 일반적인 경사요철의 경우와 다르게 유동이 재부착하는 현상이 나타나며, 상향류의 강도도 일반적인 경사요철의 경우에 비해 작은 것으로 나타난다.6 is a diagram showing a velocity vector in a plane 1 mm (0.25 times the uneven height) from the side wall of the upstream side and the side wall of the upstream side in the case of the parallel arrangement in which the angular complex slopes of the present invention are side by side. Looking at the velocity vector near the downstream side wall, it can be seen that it is almost the same as in the case of the general slope unevenness. On the other hand, in the vicinity of the upstream side wall, the flow reattachs differently from the case of the general inclined unevenness, and the strength of the upflow is also smaller than that of the normal inclined unevenness.
도 7은 경사요철의 배열형태가 나란한 평행배열인 경우 종래의 경사요철과 본 고안의 복합각도 경사요철에서 하향류가 발생하는 쪽의 측벽에서 요철이 시작되는 곳을 기준으로 주유동에 수직한 평면에서의 속도벡터를 나타낸다. (a)는 종래의 경사요철에 대한 속도벡터 분포로서, 도 2에서 제시한 바와 같이 상하 한 쌍의 이차유동구조가 형성되는 것을 알 수 있다. 하향류의 강도에 비해 상향류의 강도가 매우 크며, 상향류가 발생하는 영역에서는 강한 상향류 유동의 영향으로 유동이 바닥면에 접촉하지 못하게 된다. 따라서, 이 쪽 영역에서는 효과적인 냉각이 이루어지지 못하고 하향류 영역에 비해 냉각성능이 낮아서 매우 불균일한 냉각특성을 갖게 된다. (b)처럼 본 고안의 복합각도 경사요철의 경우, 종래의 경사요철의 경우와 마찬가지로 상하 한 쌍의 이차유동이 형성된다. 하지만 이 경우에는 상향류쪽 충돌각이 크기 때문에 상향류의 강도가 약화되어 하향류와 상향류의 강도가 거의 비슷한 것을 알 수 있다. 따라서, 이 영역을 지나는 유동이 바닥면으로부터 떨어져 나가는 현상이 일반적인 경사요철의 경우보다 감소하여 보다 향상된 냉각성능을 갖게 된다. 또한 상향류 측 벽과 바닥면 사이 모서리 부분에서 이차유동과 회전방향이 반대인 작은 와류가 형성된다. 이러한 와류는 도 6의 (b)에서 관찰되는 유동의 재부착현상을 일으키게 하며, 따라서 일반적인 경사요철의 경우에 비해 이 영역에서의 냉각성능이 증대된다.7 is a plane perpendicular to the main flow with respect to the starting point of the unevenness in the side wall where the downflow occurs in the conventional inclined unevenness and the composite angle inclined unevenness of the present invention when the arrangement of the inclined unevenness is parallel Represents a velocity vector at. (a) is a velocity vector distribution with respect to the inclined unevenness of the related art, and it can be seen that a pair of upper and lower secondary flow structures are formed as shown in FIG. 2. The strength of the upflow is very high compared to the strength of the downflow, and in the region where the upflow occurs, the flow does not contact the bottom surface due to the strong upflow flow. Therefore, effective cooling is not achieved in this region and cooling performance is lower than that in the downflow region, resulting in very non-uniform cooling characteristics. As in the case of (b), in the case of the complex angled irregularities of the present invention, a pair of upper and lower secondary flows are formed as in the case of the conventional inclined irregularities. However, in this case, since the upstream impact angle is large, the strength of the upstream is weakened, indicating that the strengths of the upstream and the upstream are almost the same. Therefore, the phenomenon that the flow passing through this area is separated from the bottom surface is reduced than in the case of the general inclined concave-convex to have more improved cooling performance. In addition, a small vortex is formed at the corner between the upstream side wall and the bottom surface with the opposite direction of the secondary flow. This vortex causes re-attachment of the flow observed in FIG. 6 (b), and thus the cooling performance in this region is increased as compared with the case of the general inclined unevenness.
도 8은 경사요철의 배열형태가 나란한 평행배열인 경우 종래의 경사요철과 본 고안의 복합각도 경사요철에 대하여 바닥면으로부터 1 mm (요철높이의 0.25배) 떨어진 평면에서의 유동을 나타내는 그림이다. (a)처럼 종래의 경우 하향류 영역에서는 하향류의 영향으로 인하여 요철의 뒷면에 재부착현상이 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 앞에서 언급하였듯이, 하향류 영역에서는 이러한 재부착현상에 의하여 냉각성능이 매우 높게 나타난다. 하지만, 상향류 영역으로 가면서 유동이 하류 쪽으로 밀리면서 경계층이 발달하고 바닥면으로부터 떨어지게 되며 이 영역에서는 냉각성능이 떨어지게 된다. (b)처럼 본 고안의 경우 하향류 측 영역에서의 재부착현상 등 유동특성은 일반적인 경사요철의 경우와 매우 유사하다. 하지만, 상향류가 발생하는 영역 쪽에서는 유동의 재부착 현상이 발생하며 주유동과 반대 방향으로 진행하는 이차와류가 발생하는 것을 볼 수 있다. 따라서, 일반적인 경사요철의 경우에 비해 복합각도 경사요철의 경우가 냉각성능이 보다 높고 균일할 것으로 예상된다.8 is a diagram showing a flow in a plane 1 mm (0.25 times the height of the concave-convex height) from the bottom surface with respect to the conventional inclined concave-convex and the composite angle inclined concave-convex of the present invention when the arrangement of the inclined concave-convex side by side arrangement. As in (a), it can be seen that in the conventional downflow region, reattachment occurs on the back side of the unevenness due to the influence of the downflow. Therefore, as mentioned above, the cooling performance is very high due to this reattachment in the downflow region. However, as the flow is pushed downstream towards the upstream zone, the boundary layer develops and falls off the bottom, resulting in poor cooling performance. As shown in (b), the flow characteristics such as the reattachment phenomenon in the downflow side region are very similar to those of the general inclined unevenness. However, it can be seen that the reattachment of the flow occurs in the region where the upflow occurs, and the secondary vortices that proceed in the opposite direction to the main flow. Therefore, it is expected that the cooling performance is higher and more uniform in the case of the composite angle inclined concave-convex than in the case of the inclined concave-convex in general.
다음은 열전달 실험결과이다. 일반적으로 냉각효과는 열전달계수를 통해 제시되며, 열전달계수는 무차원수인 누셀트 수(Nu)로 나타낸다. 따라서 누셀트 수의 값이 클수록 냉각효과가 크며, 누셀트수는 다음과 같이 정의한다.The following is the heat transfer test result. In general, the cooling effect is presented through the heat transfer coefficient, and the heat transfer coefficient is expressed as the Nusselt number Nu which is a dimensionless number. Therefore, the larger the value of Nusselt number, the greater the cooling effect, and the Nusselt number is defined as follows.
여기서, h: 열전달계수(heat transfer coefficient), D h : 덕트의 수력직경(hydraulic diameter), k: 작동유체의 열전도계수(thermal conductivity)이다.Where, h: a heat transfer coefficient (thermal conductivity) of the working fluid: heat transfer coefficient (heat transfer coefficient), h D: the hydraulic diameter (hydraulic diameter), k of the duct.
실험결과에서 제시되는 열전달계수비(Nu/Nu0)는 요철을 설치하였을 때의 누셀트 수를 요철이 설치되지 않은 매끈한 관내에서의 누셀트 수(Nu0)로 무차원화한 값이며, 그 예로써 열전달계수비, Nu/Nu0=2.0인 경우는 요철을 설치한 경우가 매끈한 관의 경우에 비해 냉각성능이 2배 증가한 것을 의미한다.The heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0 ) presented in the experimental results is a dimensionless value of the Nusselt number when the unevenness is installed to the Nusselt number (Nu 0 ) in a smooth tube without the unevenness. As a result, the heat transfer coefficient ratio, Nu / Nu 0 = 2.0, means that the cooling performance is doubled when the unevenness is installed compared to the smooth tube.
도 9는 종래의 경사요철에서 여러 가지 요철배열에 따른 바닥면에서의 열전달계수비(Nu/Nu0)를 나타내는 그림이다. 여기서 덕트 내 주유동은 x/e가 증가하는 방향으로 진행하며, 덕트의 바닥면은 -6.0<z/e<0.0인 영역에서는 하향류의 영향을, 0.0<z/e<6.0인 영역에서는 상향류의 영향을 받는다. 이 경우 앞서 제시한 이차유동의 개략도 및 유동 수치해석결과에서 언급한 바와 같이 평행한 배열의 경우 한 쌍의 이차유동이 형성되며, 엇갈린 배열의 경우 하나의 이차유동이 형성된다. 이 때 하향류가 발생하는 영역(-6.0<z/e<0.0)에서는 하향류에 의해 덕트중심의 차가운 유체가 바닥면으로 유입되며 유동의 재부착현상이 강화되고 하향류에 의한 유동의 충돌효과가 나타나기 때문에 매우 높은 열전달계수비(Nu/Nu0)를 나타낸다. 평행배열의 경우가 엇갈린 배열의 경우에 비해 열전달계수비(Nu/Nu0)가 높지만 이러한 열전달계수비(Nu/Nu0) 분포특성은 요철의 배열이 다른 경우에도 모두 유사하게 나타난다. 반면에 상향류가 발생하는 영역(0.0<z/e<6.0)에서는 유동이 바닥면으로부터 떨어지는 현상이 나타나기 때문에 유동의 재부착현상 등이 나타나지 않고, 효과적인 냉각이 이루어지지 않는다. 따라서, 하향류가 발생하는 영역에 비해 열전달계수비가 상당히 낮게 나타나며, 횡방향(z 방향)으로 불균일한 열전달계수비 분포가 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 불균일성은 서로 다른 4가지 배열의 경우에 모두 나타난다.9 is a diagram showing the heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0 ) at the bottom surface according to the various irregularities in the conventional inclined irregularities. Here, the main flow in the duct proceeds in the direction of increasing x / e, and the bottom surface of the duct is upwardly affected in the region of -6.0 <z / e <0.0, and upward in the region of 0.0 <z / e <6.0. It is affected by Ryu. In this case, as mentioned in the above schematic and flow numerical analysis, a pair of secondary flows is formed in the parallel arrangement, and one secondary flow is formed in the staggered arrangement. At this time, in the area where downflow occurs (-6.0 <z / e <0.0), the cold fluid in the duct center flows to the bottom surface by the downflow, and the reattachment of the flow is strengthened and the impact effect of the flow by the downflow Since it shows very high heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0 ). Although the heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0 ) is higher than that of the parallel arrangement, the heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0 ) distribution characteristics are similar even when the uneven arrangement is different. On the other hand, in the region where the upflow occurs (0.0 <z / e <6.0), since the flow is dropped from the bottom surface, reattachment of the flow does not occur and effective cooling is not achieved. Accordingly, it can be seen that the heat transfer coefficient ratio is considerably lower than the region in which the downflow occurs, and the nonuniform heat transfer coefficient distribution appears in the lateral direction (z direction). This nonuniformity occurs in all four different configurations.
도 10은 복합각도 경사요철에서 여러 가지 요철배열에 따른 바닥면에서의 열전달계수비(Nu/Nu0)를 나타내는 그림이다. 이 경우 하향류가 발생하는 영역(-6.0<z/e<0.0)에서는 일반적인 경사요철의 경우와 매우 유사한 열전달계수비 분포가 나타나며, 이러한 분포는 요철의 배열방식에 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타난다. 하지만, 상향류가 발생하는 영역(0.0<z/e<6.0)에서는 앞서 유동해석결과에서 언급한 바와 같이 유동의 재부착 현상이 나타나며, 바닥면과 상향류 측 벽 사이 모서리에서 발생하는 와류로 인하여 일반적인 경사요철의 경우에 비해 높은 열전달계수비를 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 복합각도 요철을 사용하는 경우 상향류가 발생하는 영역에서의 열전달계수비가 증가하기 때문에 평균적으로 높은 열전달계수비를 얻으며, 횡방향으로 보다 균일한 냉각성능을 얻을 수 있다.10 is a diagram showing the heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0 ) at the bottom surface according to the various irregularities arrangement in the composite angle slope irregularities. In this case, the heat transfer coefficient ratio distribution is very similar to that of the general inclined irregularities in the region where the downflow occurs (-6.0 <z / e <0.0), and this distribution is hardly influenced by the arrangement of the irregularities. However, in the region where upflow occurs (0.0 <z / e <6.0), as mentioned in the flow analysis results, the flow reattachment phenomenon occurs, and due to the vortex occurring at the edge between the bottom surface and the upflow side wall, It can be seen that it has a high heat transfer coefficient ratio compared to the case of a general slope unevenness. Therefore, in the case of using the composite angle unevenness, the heat transfer coefficient ratio increases in an area where upflow occurs, so that a high heat transfer coefficient ratio is obtained on average and more uniform cooling performance can be obtained in the lateral direction.
도 11 (a) 및 (b)는 종래의 경사요철과 본 고안의 복합각도 경사요철이 평행한 배열, 엇갈린 배열인 경우 바닥면에서의 평균 열전달계수비를 나타내는 그림이다. 본 고안의 경우 앞서 설명한 바와 같이 하향류 측의 냉각성능은 일반적인 경사요철의 경우와 거의 동일하며 상향류 측은 유동의 재부착 등으로 인하여 평균 열전달계수비가 증가하며, 횡방향으로 보다 균일한 냉각성능을 얻을 수 있다. 평행한 배열의 경우 나란한 경우와 피치 이동된 경우 평균 열전달계수비가 약 20∼30%정도 향상되며, 엇갈린 배열의 경우도 일반적인 경사요철의 경우에 비해 평균 열전달계수비가 약 10∼28% 정도 향상된 것으로 나타난다.Figure 11 (a) and (b) is the average heat transfer coefficient ratio in the bottom surface in the case of a parallel arrangement, staggered concave-convex in the conventional angular irregularities and the present invention This is a picture that shows. In the case of the present invention, as described above, the cooling performance of the downflow side is almost the same as in the case of the general inclined unevenness, and in the upflow side, the average heat transfer coefficient ratio increases due to the reattachment of the flow, and the cooling performance of the horizontal direction is more uniform. You can get it. In the case of parallel arrangements, the average heat transfer coefficient is increased by about 20 to 30% in the side-by-side and pitch shifted cases, and the average heat transfer coefficient is improved by about 10 to 28% in the case of staggered convexities. .
도 11(c)는 피치 이동된 엇갈린 요철배열에 관련된 것으로서, 종래의 경사요철(α2=60°)의 경우와 본 고안의 복합각도 경사요철에서 하향류측의 충돌각, α1=60°, 상향류 측의 충돌각,α2=70°, 90°인 경우 평균 열전달계수비를 나타내는 그림이다. 그림에서 볼 수 있듯이, 일반적인 경사요철의 경우에 비해 복합각도를 갖는 경사요철의 경우가 평균 열전달계수비가 높은 것을 알 수 있으며, 복합각도 경사요철의 경우 상향류 측의 충돌각이 증가할수록 평균 열전달계수비가 증가하는 것을 알 수 있다.Figure 11 (c) relates to the pitch shifted staggered convexity, the case of the conventional inclined concave-convex (α 2 = 60 °) and the collision angle of the downflow side in the composite angle inclined concave of the present invention, α 1 = 60 °, Impingement angle on the upstream, average heat transfer coefficient ratio for α 2 = 70 ° and 90 ° This is a picture that shows. As can be seen in the figure, the average heat transfer coefficient ratio of the sloped convex and concave concave and convex concave and convex concave and convex unevenness It can be seen that the average heat transfer coefficient ratio is increased as the collision angle on the upstream side increases in the case of the composite angle slope. It can be seen that increases.
이제, 본 고안의 제2 실시예를 도 12 내지 도 18을 참조하여 설명한다. 도 12는 본 고안의 제1 실시예에 따른 복합각도 경사요철이 설치된 터빈 블레이드의 단면 및 제2 실시예에 따른 절곡부에 일정 곡률(R)을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 터빈 블레이드 단면을 비교하여 나타내는 도식도이고, 도 13은 본 고안의 제1 및 제2 실시예에 따른 복합각도 경사요철과 절곡부에 일정 곡률(R)을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 내부유로를 비교하여 나타내는 도식도이고, 도 14는 본 고안의 제2 실시예에 따른 곡률을 갖는 복합각도 경사요철에 대하여 냉각유로 내에서의 다양한 배열 상태를 나타내는 도식도이고, 도 15는 본 고안의 제2 실시예에 따른 곡률을 갖는 복합각도 경사요철의 절곡부의 곡률위치에 따른 배열상태를 나타내는 도식도이고, 도 16은 본 고안의 제1 실시예에 따른 내부유로에 복합각도를 갖는 경사요철이 설치된 경우와 본 고안의 제2 실시예에 따른 절곡부에 곡률을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 경우 내부유로상의 일평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도이고, 도 17은 본 고안의 제1 실시예에 따른 내부유로에 복합각도를 갖는 경사요철이 설치된 경우 본 고안의 제2 실시예에 따른 절곡부에 곡률을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 경우 내부유로상의 다른 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도이며, 도 18은 본 고안의 제1 실시예에 따른 내부유로에 복합각도를 갖는 경사요철이 설치된 경우와 본 고안의 제2 실시예에 따른 절곡부에 곡률을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 경우 내부유로상의 또 다른 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도이다.Now, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 18. 12 is a cross-sectional view of a turbine blade provided with a composite angular gradient, according to the first embodiment of the present invention, and a cross section of a turbine blade having a compound angular gradient, having a predetermined curvature R, in a bent portion according to the second embodiment. FIG. 13 is a schematic view showing a comparison between an internal flow path having a compound angle inclined unevenness having a predetermined curvature R and a compound angle inclined unevenness according to the first and second embodiments of the present invention. 14 is a schematic diagram showing various arrangement states in a cooling channel with respect to a compound angle inclined unevenness having a curvature according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a curvature according to a second embodiment of the present invention. Fig. 16 is a schematic diagram showing the arrangement state according to the curvature position of the bent portion of the composite angle inclined concave and convex, Fig. 16 is installed inclined concave-convex having a compound angle in the inner flow path according to the first embodiment of the present invention 17 is an exemplary view showing a comparison of a velocity vector in one plane on an inner flow path when a compound angle inclined unevenness having a curvature is installed in a bending portion according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a first embodiment of the present invention. When sloped irregularities having a compound angle are installed in the internal flow path according to the example When the composite angled gradient irregularities having a curvature are installed in the bent portion according to the second embodiment of the present invention 18 is an exemplary view, in which the inclined unevenness having the compound angle is installed in the internal flow path according to the first embodiment of the present invention and the compound angle inclined unevenness having the curvature is installed in the bent portion according to the second embodiment of the present invention. In this case, it is an exemplary view comparing and comparing the velocity vectors in another plane on the inner channel.
도 12(a)는 제1 실시예의 복합각도 경사요철이 설치된 터빈 블레이드 내부 유로의 개략도를 보여주고 있으며, 도 12(b)는 제2 실시예의 절곡부에 곡률(R)을 갖는 복합각도 경사요철이 설치될 터빈 블레이드의 내부 유로의 개략도를 보여주고 있다. 도 13에서와 같이 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우 서로 다른 충돌각(α1, α2)을 갖는 구조를 가지고 있으나, 제2 실시예에서의 복합각도 경사요철의 경우 서로 다른 충돌각(α1, α2)을 갖는 부분이 접하는 절곡부에 일정 곡률(R)이 형성되도록 되어있다. FIG. 12 (a) shows a schematic view of the turbine blade internal flow path in which the compound angle warp and depression of the first embodiment is installed, and FIG. 12 (b) shows the compound angle warp and irregularities having the curvature R at the bent portion of the second embodiment. The schematic diagram of the inner flow path of the turbine blade to be installed is shown. As shown in FIG. 13, in the case of the composite angle inclined unevenness of the first embodiment, the structure has different impact angles α1 and α2, but in the case of the compound angle inclined unevenness in the second embodiment, different impact angles α1, The curvature R is formed in the bending part which the part which has (alpha) 2 touches.
이러한 절곡부에 일정 곡률(R)이 형성되도록 하여 제작의 용이성을 높일 수 있으며, 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우 절곡부에서 문제될 수 있는 구조적 취약성을 감소시킬 수 있다. It is possible to increase the ease of manufacturing by forming a certain curvature (R) in such a bent portion, and in the case of the composite angle inclined unevenness of the first embodiment can reduce the structural vulnerability that may be a problem in the bent portion.
도 14는 본 고안의 제2 실시예에 따른 다양한 요철 배열 형상을 나타내는 도식도이다. 여기서 실선으로 표시된 요철은 바닥면에, 점선으로 표시된 요철은 대향하는 반대면에 부착된 상태를 나타낸다. 여기서 (a)와 (b)는 평행배열을 (c)와 (d)는 엇갈린 배열의 구조를 구체적으로 나타낸 그림이다. 14 is a schematic view showing a variety of irregularities arrangement shape according to the second embodiment of the present invention. Here, the unevenness indicated by the solid line indicates the state attached to the bottom surface, and the unevenness indicated by the dotted line is attached to the opposite opposite surface. Where (a) and (b) are parallel arrangements and (c) and (d) are diagrams showing the structure of the staggered arrangement in detail.
(a)는 나란한 평행배열의 복합각도 경사요철, (b)는 반 피치 이동된 평행배열의 복합각도 경사요철, (c)은 나란한 엇갈린 배열의 복합각도 경사요철, (d)는 반 피치 이동된 엇갈린 배열의 복합각도 경사요철을 나타낸다. 여기서 피치는 요철과 요철 사이의 거리를 의미한다. (a) is the complex angled irregularities of parallel arrays parallel to each other, (b) the complex angled irregularities of parallel arrays that are half pitch shifted, (c) the complex angled irregularities of the parallel arrays is parallel pitched, and (d) is half pitch shifted. Compound angles in a staggered arrangement represent gradients. Here, the pitch means the distance between the unevenness and the unevenness.
이때 본 고안의 제2 실시예의 복합각도 경사요철은 충돌각이 서로 다른 요철이 접하는 절곡부의 위치에 따라 도 15의 (a)∼(c)에 제시된 바와 같이 편심되는 형상으로 변형이 가능하다.At this time, the composite angle inclined concave-convex of the second embodiment of the present invention may be deformed into an eccentric shape as shown in FIGS.
도 14의 (a), (b), (c), (d)처럼 본 고안의 제2 실시예는 하향류 쪽과 상향류 쪽에서 서로 다른 충돌각(α1: 하향류 쪽 요철 충돌각, α2:상향류 쪽 요철 충돌각)을 갖는 복합각도 경사요철에 대하여 그 절곡부에서 일정 곡률(R)을 갖는 요철이 제안된다. As shown in (a), (b), (c), and (d) of FIG. 14, the second embodiment of the present invention has a different collision angle (α1: downflow uneven collision angle, α2: Concave-convex with a constant curvature R at the bent portion is proposed for the compound angle inclined concave-convex with the upstream convex-convex collision angle).
충돌각이 서로 다른 요철이 접하는 절곡부는 일정 곡률(R)이 형성되도록 하며 이때의 곡률(R)은 덕트의 폭(W)의 0.1배로부터 3배, 0.1W≤R≤3W의 범위에서 값을 갖는다. 또한, 그 절곡부가 하향류가 발생하는 쪽의 측벽에서 요철높이의 1배 이상 떨어진 곳에서부터 반대편 측벽으로부터 요철높이의 1배 이상 떨어진 곳 사이에 위치하며, 공통적으로 터빈 블레이드의 내부유로에 설치되어 평행하거나 엇갈린 배열 및 각각에 대하여 소정의 피치만큼 이동된 배열의 조합으로 이루어진다.The bent portion where the bumps of different impact angles contact each other has a certain curvature (R), and the curvature (R) at this time ranges from 0.1 times 3 times the width (W) of the duct to 0.1 W ≤ R ≤ 3 W. Have In addition, the bent portion is located between one or more times the uneven height on the side wall where the downflow occurs, and one or more times the uneven height from the opposite side wall. Or a combination of staggered and shifted arrangements of a predetermined pitch for each.
본 고안의 제2 실시예에 따른 경사요철의 구체화된 예는 다음과 같다.Specific examples of the inclined irregularities according to the second embodiment of the present invention are as follows.
도 14의 (a)처럼 터빈 블레이드 유로 내 윗면과 아랫면의 요철이 평행하게 배열된다면, 하향류가 발생하는 영역에서의 덕트 유동과 요철사이의 충돌각(α1)이 45°≤α1<90°의 범위에서 값을 갖는 경우, 상향류가 발생하는 영역에서의 충돌각(α2)이 45°<α2<135°의 범위에서 α2>α1인 값을 갖는 복합각도 경사요철 배열을 구성한다. 이때 서로 다른 충돌각을 갖는 부분이 접하는 절곡부에 0.1W≤R≤3W의 범위에서 값을 갖는 곡률을 갖도록 구성한다. 이러한 요철 형상에 대하여 양측의 경사요철은 (a)처럼 일치시키거나 (b)처럼 어긋나게 하며, 곡률을 갖는 절곡부는 0.1W≤L1≤0.9W의 범위(W: 덕트의 폭) 내에 위치시킨다. (b)의 경우 어긋나는 거리는 요철과 요철 사이 간격(피치)의 반정도로 한다.If the irregularities of the upper and lower surfaces in the turbine blade flow path are arranged in parallel as shown in FIG. 14 (a), the collision angle α1 between the duct flow and the unevenness in the downflow region is 45 ° ≦ α1 <90 °. In the case of having a value in the range, the angle of incidence α2 in the region in which the upflow occurs is constituted a complex angled inclined uneven array having a value of α2> α1 in the range of 45 ° <α2 <135 °. At this time, it is configured to have a curvature having a value in the range of 0.1W? R? The inclined unevenness on both sides with respect to the uneven shape is matched or displaced as shown in (a), and the bent portion having the curvature is positioned within the range of 0.1 W? L 1? 0.9 W (W: width of the duct). In the case of (b), the distance to be shifted shall be approximately half the gap (pitch) between the unevenness and the unevenness.
도 14(c)처럼 터빈 블레이드 유로 내 윗면과 아랫면의 요철이 엇갈리게 배열된다면, 하향류가 발생하는 영역에서의 덕트 유동과 요철사이의 충돌각(α1)이 45°≤α1<90°의 범위에서 값을 갖는 경우, 상향류가 발생하는 영역에서의 충돌각(α2)이 45°<α2<135°의 범위에서 α2>α1인 값을 갖는 복합각도 경사요철 배열을 구성한다. 이때 서로 다른 충돌각을 갖는 부분이 접하는 절곡부에 0.1W≤R≤3W의 범위에서 값을 갖는 곡률을 갖도록 구성한다. 양측의 경사요철은 (c)처럼 일치시키거나 (d)처럼 어긋나게 하며, 절곡부는 0.1W≤L1≤0.9W의 범위(W: 덕트의 폭) 내에 위치시킨다. (d)의 경우 어긋나는 거리는 요철과 요철 사이 간격(피치)의 반정도로 한다.If the irregularities of the upper surface and the lower surface in the turbine blade flow path are alternately arranged as shown in FIG. 14 (c), the collision angle α1 between the duct flow and the unevenness in the region where the downflow occurs is in the range of 45 ° ≦ α1 <90 °. In the case of having a value, the angle of incidence α2 in the region in which the upflow occurs is constituted a complex angled inclined uneven array having a value of α2> α1 in a range of 45 ° <α2 <135 °. At this time, it is configured to have a curvature having a value in the range of 0.1W? R? The inclined unevenness on both sides is matched or displaced as in (c), and the bent portion is placed in the range of 0.1W ≦ L1 ≦ 0.9W (W: width of the duct). In the case of (d), the distance to be shifted shall be approximately half the gap (pitch) between the unevenness and the unevenness.
본 고안의 제2 실시예를 통한 구조적 취약성의 감소 및 제작의 용이성은 자명한 일이며, 냉각성능에 있어서는 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우가 종래의 경사요철에 비해 더 뛰어나다는 것을 확인하였다. 따라서, 본 고안의 제2 실시예의 타당성을 검증하기 위하여, 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우와 본 고안의 제2 실시예의 경사요철의 경우가 동일한 유동특성을 갖는 것을 수치해석을 수행하여 성능을 입증한다. 내부 유로에서의 유동특성은 그 냉각성능과 밀접한 관련이 있으며, 내부 유로에서의 유동특성이 동일한 경우 동일한 냉각성능을 갖는다고 말할 수 있다. It is apparent that the structural weakness and ease of fabrication through the second embodiment of the present invention are obvious, and in the case of the cooling performance, the composite angle slopes of the first embodiment are superior to the conventional slopes. . Therefore, in order to verify the validity of the second embodiment of the present invention, the case of the composite angular gradient of the first embodiment and the case of the gradient unevenness of the second embodiment of the present invention have the same flow characteristics, Prove that. The flow characteristics in the inner passage are closely related to the cooling performance, and it can be said that the flow characteristics in the inner passage have the same cooling performance.
제1 실시예의 복합각도를 갖는 경사요철의 경우와 본 고안의 제2 실시예의 절곡부에 일정 곡률을 갖는 복합각도 경사요철에서 하향류 측 요철의 충돌각(α1)과 상향류 측 요철의 충돌각(α2)은 60°, 120°로 한다. 이때 본 고안의 제2 실시예의 경사요철에서 절곡부의 곡률은 내부유로 폭(W)의 0.6배로 한다. 또한, 이때 요철의 배열은 나란한 평행배열로 한다.In the case of the inclined unevenness having the compound angle of the first embodiment and the compound angle inclined unevenness having the constant curvature in the bent portion of the second embodiment of the present invention, the collision angle α1 of the upstream side unevenness and the collision angle of the upstream side unevenness (α2) is set to 60 ° and 120 °. At this time, the curvature of the bent portion in the inclined unevenness of the second embodiment of the present invention is 0.6 times the inner flow width (W). In this case, the irregularities are arranged in parallel side by side.
도 16은 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우와 본 고안의 제2 실시예의 절곡부에 곡률을 갖는 복합각도 경사요철에 대하여 내부유로의 중심단면에서의 속도벡터를 비교하여 나타낸 예시도이다. 상기 언급한 충돌각을 갖는 경우 내부유로의 중심단면에서는 내부유로 내의 이차유동의 영향으로 도 16에 나타난 바와 같이 바닥면(혹은 대향하는 면)으로부터 상승하는 유동이 형성된다. 이러한 유동이 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우와 본 고안의 제2 실시예의 경사요철 경우 모두 동일하게 나타나는 것을 알 수 있다. FIG. 16 is an exemplary view showing a comparison of a velocity vector at a central cross section of an inner channel with respect to a composite angle inclined unevenness of the first embodiment and a compound angle inclined unevenness having a curvature in the bent portion of the second embodiment of the present invention. In the case of the above-mentioned collision angle, in the central section of the inner flow passage, a flow rising from the bottom surface (or the opposing surface) is formed as shown in FIG. 16 due to the influence of the secondary flow in the inner flow passage. It can be seen that this flow appears the same in both the case of the composite angled inclined unevenness of the first embodiment and the case of the unevenness in the second embodiment of the present invention.
도 17은 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우와 본 고안의 제2 실시예의 절곡부에 곡률을 갖는 복합각도 경사요철에 대하여 내부유로의 벽면으로부터 요철 높이의 0.25배 떨어진 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타낸 예시도이다. 상기 언급한 충돌각을 갖는 경우 내부유로의 벽면 인접영역에서는 내부유로 내의 이차유동의 영향으로 도 17에 나타난 바와 같이 바닥면(혹은 대향하는 면)으로 하강하는 유동이 형성된다. 이러한 유동특성으로 인하여 냉각성능이 증대되게 되는데 이러한 유동이 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우와 본 고안의 제2 실시예의 경사요철 경우 모두 동일하게 나타나는 것을 알 수 있다. 하나의 예로써, 유동이 바닥면에 재부착하는 지점이 두 경우 모두 요철 시작지점으로부터 동일한 것을 알 수 있으며, 이러한 결과로부터 본 고안의 제2 실시예의 경사요철이 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우와 동일한 냉각성능을 갖는 것을 알 수 있다. Fig. 17 shows velocity vectors in a plane separated by 0.25 times the height of the unevenness from the wall of the inner flow path for the compound angled unevenness of the first embodiment and the compound angled unevenness having the curvature at the bent portion of the second embodiment of the present invention. It is an illustrative figure shown in comparison. In the case of the collision angle mentioned above, in the region adjacent to the wall surface of the inner flow passage, a flow descending to the bottom surface (or opposing surface) is formed as shown in FIG. 17 due to the influence of the secondary flow in the inner flow passage. Due to this flow characteristic, the cooling performance is increased. It can be seen that the flow is the same in both the case of the composite angled inclined unevenness of the first embodiment and the inclined unevenness of the second embodiment of the present invention. As an example, it can be seen that the two points where the flow is reattached to the bottom surface are the same from the starting point of the unevenness. From these results, the inclined unevenness of the second embodiment of the present invention is the It can be seen that it has the same cooling performance as the case.
도 18은 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우와 본 고안의 제2 실시예의 절곡부에 곡률을 갖는 복합각도 경사요철에 대하여 내부유로의 바닥면으로부터 요철 높이의 0.25배 떨어진 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타낸 예시도이다. 바닥면에서의 유동은 바닥면에서의 냉각성능에 결정적인 역할을 하는 것으로써, 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우와 본 고안의 제2 실시예의 경사요철의 경우가 동일한 유동을 갖는 것을 알 수 있다. FIG. 18 is a velocity vector in a plane separated by 0.25 times the height of the unevenness from the bottom of the inner flow path for the compound angled unevenness of the first embodiment and the compound angled unevenness having the curvature at the bent portion of the second embodiment of the present invention; FIG. It is an exemplary view comparing with. The flow at the bottom plays a decisive role in the cooling performance at the bottom, and it can be seen that the case of the composite angular gradient of the first embodiment and the gradient of the gradient of the second embodiment of the present invention have the same flow. have.
이와 같이 본 고안의 제2 실시예의 절곡부에 일정 곡률(R)을 갖는 복합각도 경사요철의 경우가 제1 실시예의 복합각도 경사요철의 경우와 동일한 유동/냉각성능을 갖는 것을 알 수 있으며, 이와 더불어 주조를 통한 블레이드의 제작이 용이하다는 것과 및 구조적 취약성이 감소된다는 효과가 더해지므로 본 고안을 통하여 터빈 블레이드의 성능 향상이 가능하다.As described above, it can be seen that the case of the complex angled inclined unevenness having a predetermined curvature R in the bent portion of the second embodiment of the present invention has the same flow / cooling performance as that of the complex angled inclined unevenness of the first embodiment. In addition, it is possible to improve the performance of the turbine blade through the present invention because the addition of the effect of ease of manufacture of the blade through the casting and structural weakness is added.
이상의 구성 및 작용에 따르면 본 고안은 가스터빈 엔진에 사용되는 터빈 블레이드의 냉각을 위해서 설치되는 내부 이차유로의 냉각성능을 향상시키고 균일한 열전달을 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the above configuration and operation, the present invention has the effect of improving the cooling performance of the internal secondary passage installed for cooling the turbine blades used in the gas turbine engine and maintaining uniform heat transfer.
더욱이, 본 고안의 제2 실시예에 의하면, 가스터빈 엔진에 사용되는 터빈 블레이드의 냉각을 위해서 설치되는 내부 이차유로의 냉각성능을 향상시키고 균일한 열전달을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 터빈 블레이드의 제작에 있어서 그 용이성을 극대화 할 수 있으며, 터빈 블레이드 내부 유로에서 급격한 형상변화를 줄여줌으로써 구조적 취약성을 감소시키는 효과가 있다.Furthermore, according to the second embodiment of the present invention, not only can the cooling performance of the internal secondary flow path installed for cooling the turbine blades used in the gas turbine engine can be improved and the uniform heat transfer can be maintained. Its ease of use can be maximized and structural weakness can be reduced by reducing abrupt shape changes in the flow path inside the turbine blades.
본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or modifications will have to belong to the utility model registration claims of the present invention.
도 1a는 종래의 터빈 블레이드의 외형 및 블레이드를 종단하여 내부 냉각유로와 경사요철을 나타내는 사시도,Figure 1a is a perspective view showing the internal cooling flow path and inclined unevenness by terminating the blade and the blade of the conventional turbine blades,
도 1b는 도 1a에서 제시된 일반적인 터빈 블레이드의 Ⅰ-Ⅰ' 선 단면을 나타내는 도식도,FIG. 1B is a schematic diagram showing a section line II ′ of the general turbine blade shown in FIG. 1A;
도 2는 도 1a의 경사요철의 다양한 배열 형태와 이차유동 현상을 나타내는 도식도 및 이때의 이차 유동을 개략적으로 나타내는 도식도,Figure 2 is a schematic diagram showing the various arrangements and secondary flow phenomenon of the inclined concave-convex of Figure 1a and the secondary flow at this time,
도 3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 터빈 블레이드의 내부 냉각유로와 경사요철을 나타내는 도식도,3 is a schematic view showing the internal cooling flow path and the inclined unevenness of the turbine blade according to the first embodiment of the present invention;
도 4는 본 고안의 제1 실시예에 따른 경사요철의 편심 배열상태를 나타내는 도식도,Figure 4 is a schematic diagram showing the eccentric arrangement of the inclined irregularities according to the first embodiment of the present invention,
도 5는 종래의 냉각유로상의 일 평면에서의 속도벡터를 나타내는 예시도,5 is an exemplary view showing a velocity vector in one plane on a conventional cooling channel;
도 6은 본 고안의 제1 실시예에 따른 냉각유로상의 일 평면에서의 속도벡터를 나타내는 예시도,6 is an exemplary view showing a velocity vector in one plane on a cooling flow path according to a first embodiment of the present invention;
도 7은 종래 및 본 고안의 제1 실시예의 냉각유로상의 다른 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도,7 is an exemplary view comparing and comparing the velocity vectors in different planes on the cooling flow path of the first embodiment of the present invention and the present invention;
도 8은 종래 및 본 고안의 제1 실시예의 냉각유로상의 또 다른 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도,8 is an exemplary view comparing and comparing a velocity vector in another plane on a cooling flow path of a first embodiment of the present invention and the present invention;
도 9는 종래의 냉각유로상의 바닥면에서의 열전달계수비(Nu/Nu0) 분포를 나타내는 예시도,9 is an exemplary view showing a heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0 ) distribution in a bottom surface of a conventional cooling channel;
도 10은 본 고안의 제1 실시예에 따른 냉각유로상의 바닥면에서의 열전달계수비(Nu/Nu0) 분포를 나타내는 예시도,10 is an exemplary view showing a heat transfer coefficient ratio (Nu / Nu 0 ) distribution on the bottom surface of the cooling channel according to the first embodiment of the present invention;
도 11은 종래 및 본 고안의 제1 실시예에 따른 경사요철의 다양한 배열형태에 따른 평균 열전달계수비 분포를 비교하여 나타내는 그래프.11 is a graph illustrating a comparison of average heat transfer coefficient ratio distributions according to various arrangements of inclined irregularities in accordance with the first and second embodiments of the present invention.
도 12는 본 고안의 제1 실시예에 따른 복합각도 경사요철이 설치된 터빈 블레이드의 단면 및 제2 실시예에 따른 절곡부에 일정 곡률(R)을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 터빈 블레이드 단면을 비교하여 나타내는 도식도,12 is a cross-sectional view of a turbine blade provided with a composite angular gradient, according to the first embodiment of the present invention, and a cross section of a turbine blade having a compound angular gradient, having a predetermined curvature R, in a bent portion according to the second embodiment. The schematic shown by
도 13은 본 고안의 제1 및 제2 실시예에 따른 복합각도 경사요철과 절곡부에 일정 곡률(R)을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 내부유로를 비교하여 나타내는 도식도,FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an internal flow path of the composite angle gradient unevenness and the composite angle gradient unevenness having a predetermined curvature R in the bent portion according to the first and second embodiments of the present invention.
도 14는 본 고안의 제2 실시예에 따른 곡률을 갖는 복합각도 경사요철에 대하여 냉각유로 내에서의 다양한 배열 상태를 나타내는 도식도,14 is a schematic diagram showing various arrangements in a cooling channel with respect to a compound angle inclined unevenness having a curvature according to a second embodiment of the present invention;
도 15는 본 고안의 제2 실시예에 따른 곡률을 갖는 복합각도 경사요철의 절곡부의 곡률위치에 따른 배열상태를 나타내는 도식도,15 is a schematic diagram showing an arrangement according to the curvature position of the bent portion of the compound angle inclined unevenness having the curvature according to the second embodiment of the present invention,
도 16은 본 고안의 제1 실시예에 따른 내부유로에 복합각도를 갖는 경사요철이 설치된 경우와 본 고안의 제2 실시예에 따른 절곡부에 곡률을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 경우 내부유로상의 일평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도,16 is a view illustrating an inner flow path in which an inclined unevenness having a compound angle is installed in an inner flow path according to a first embodiment of the present invention and a compound angle inclined unevenness having a curvature in a bent portion according to a second embodiment of the present invention; An example diagram showing a comparison of velocity vectors in one plane,
도 17은 본 고안의 제1 실시예에 따른 내부유로에 복합각도를 갖는 경사요철이 설치된 경우 본 고안의 제2 실시예에 따른 절곡부에 곡률을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 경우 내부유로상의 다른 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도,FIG. 17 is a view showing another embodiment of the inclined convex and concave convexities having a curvature at the bent portion according to the second embodiment of the present invention, when the inclined convex and concave convexities are installed in the inner channel according to the first embodiment of the present invention. An example diagram showing a comparison of velocity vectors in a plane,
도 18은 본 고안의 제1 실시예에 따른 내부유로에 복합각도를 갖는 경사요철이 설치된 경우와 본 고안의 제2 실시예에 따른 절곡부에 곡률을 갖는 복합각도 경사요철이 설치된 경우 내부유로상의 또 다른 평면에서의 속도벡터를 비교하여 나타내는 예시도.18 is a view illustrating an internal flow path in which an inclined unevenness having a compound angle is installed in an internal flow path according to a first embodiment of the present invention and a compound angle inclined unevenness having a curvature in a bent portion according to a second embodiment of the present invention; An exemplary view showing a comparison of velocity vectors in another plane.
Claims (2)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114630744A (en) * | 2019-10-15 | 2022-06-14 | 巴顿菲尔-辛辛那提德国有限公司 | Component for extrusion line |
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2005
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114630744A (en) * | 2019-10-15 | 2022-06-14 | 巴顿菲尔-辛辛那提德国有限公司 | Component for extrusion line |
| CN114630744B (en) * | 2019-10-15 | 2024-04-26 | 巴顿菲尔-辛辛那提德国有限公司 | Component for extrusion line and method for manufacturing same |
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