Numerical Prediction of a Performance Change in a Compressor Shrouded Impeller with Cavity Leakage Flow

ABSTRACT Generally the Shrouded type impeller is considered to free from the loss of tip leakage flow, but it is actually not possible to complete sealing between the rotating impeller and the sealing which is stay still. As a result, there is the possibility of flow leaking between impeller exit to entrance, especially with high pressure ratio compressor machine. The Cavity leakage flow is expected to influence negative effect on a machine performance and also inner flow structure.In this study, Impeller with shroud-casing gap leakage flow is simulated by numerical method (Using CFX 12.1). The influence of leakage flow on compressor performance and efficiency will be analysed. also detail flowfield change will posted. †† 1. 서 론 유체기계에 있어 Blade 깃 누설 유동(Tip leakage flow)은 손실의 주요한 원인 중 하나이다. 그러므로 구조적으로 누설 유동을 차단한 Shrouded 타입 임펠러는 Unshrouded 타입 임펠러에 비해 깃 누설 유동에 의한 손실 및 내부 유동의 변화가 없으므로 설계 시 고려했던 운전 성능을 달성하기가 용이하며 Unshrouded 타입 임펠러에 비해 일반적으로 더 높은 성능 및 효율을 가진다.그러나 실제 운전상황에 있어 회전하는 공력 부품과 와 고정된 공력 부품의 틈새를 완전히 차단하는 것은 불가능하다. 그러므로 Shroud와 Casing 사이의 Cavity를 통해 누설유동이 발생하게 되는데, 특히 압축기의 경우 압축기 Stage 입구 및 출구 단 사이에는 일반적으로 높은 역 압력 구배가 존재하므로 역류유동이 존재하기 쉽다.틈새유로를 통과한 누설유동은 입구 유동과 매우 다른 유동 특성을 가지고 있으며 일반적으로 매우 적은 유량을 가지* 연세대학교 기계공학과**한국기계연구원† 교신저자, E-mail : Joo_wg@yonsei.ac.kr지만 입구 유동과 혼합이 일어남에 따라 유로 내부 유동 흐름에 변화를 일으킬 수 있으며 특히 유로를 따라 발달되는 저 모멘텀 영역에 영향을 미쳐 유로 내부 유동에 변화를 일으키며 이로 인해 압축기의 실제 성능에 영향을 미친다. Cavity 누설 유동의 경우 축류 터보 기계 Shroud 누설 유동 혹은 원심형 터보 기계의 깃 단 누설 유동에 비해 많은 연구가 이루어지고 있지 않으며 전산해석을 통한성능 평가 시에도 이로 인한 손실을 고려하지 않는 경우가 많다. K.N.Oliphant