터보펌프 부분흡입형 터빈 공력설계

본 연구에서는 액체로켓에 쓰이는 터보펌프 부분흡입현 터빈의 1차원 공력계산 및 구조설계에 대해 고찰하였다. 터빈은 노즐, 로터, 후방유도익등으로 나누어 각각에 대해 공력 특성을 계산식으로부터 유도하였고 CFD 계산을 통해 그 타당성을 입증하였다. 속도삼각형과 같은 1차원 설계 변수들은 평균선 방정식을 이용하여 수행되었고 2-D, 3-D CFD 계산을 통해 보정되었다. 블레이드 익형은 CFD 최적화기법을 통해 결정되었다. 향후, 열응력계산, 구조응력계산을 통한 열적/구조적 거동에 대해 연구가 필요하다.

In this study, one dimensional aerodynamic and structural study of a partial admission turbo pump turbine was performed. A turbine consists of a nozzle, rotor, outlet guide vanes. The aerodynamic characteristics of each component was derived from the governing equation and validated from the CFD calculations. One-dimensional basic design such as velocity triangles was conducted from the mean line analysis and modified from the 2-D and 3-D CFD analysis. The blade profile was determined by the CFD optimization. The thermal stress analysis and structural analysis are needed to be studied in the next design stage.