Gas Turbines

가스터빈

기계·에너지 응용분야

연소·냉각·수명을 하나의 흐름으로 설계

가스터빈 압축기·연소기·터빈의 공력과 연소, 블레이드 막냉각과 공액 열전달, 크리프·열기계 피로 수명, 흡입구 결빙까지 Ansys 가스터빈 해석 구성을 안내합니다.

가스터빈
Overview

개요

가스터빈은 효율을 높이기 위해 터빈 입구 온도를 계속 올리고 있으며, 그만큼 연소기와 고온부 부품은 재료 한계에 가까운 환경에서 운전됩니다. 저공해 연소기의 화염 안정성과 연소 진동, 막냉각 효율, 고온 크리프와 열기계 피로는 서로 연결된 설계 과제이며, 수소 혼소처럼 연료 조건이 바뀌면 재검증이 필요합니다.

Ansys Fluent는 LES, 화염면 생성 다양체(FGM) 등 연소 모델로 연소기 성능과 배출을 예측하고, Chemkin-Pro는 상세 반응 메커니즘과 반응기 네트워크 해석을 제공합니다. CFX는 압축기·터빈 공력을, Mechanical은 공액 열전달 결과를 받아 크리프·피로 수명을 평가하며, FENSAP-ICE는 흡입구 결빙을 해석합니다.

가스터빈
Challenges

핵심 과제

01저공해 연소 안정성

희박 예혼합 연소는 NOx를 줄이지만 역화, 화염 날림, 연소 진동 위험이 큽니다.

02고온부 냉각

블레이드와 베인은 막냉각과 내부 냉각 유로로 금속 온도를 재료 한계 이하로 유지해야 합니다.

03크리프·열기계 피로

기동·정지 사이클과 장시간 고온 운전이 누적 손상을 만들어 정비 주기를 결정합니다.

04연료 다변화

수소·합성가스 등 연료 조성 변화는 화염 속도와 온도 분포를 바꿔 설계 재검토를 요구합니다.

Ansys Solutions

Ansys로 이렇게 해결합니다

01연소기 해석

Fluent의 LES·FGM·화학평형 기반 모델로 화염 위치, 출구 온도 분포, NOx·CO 배출을 예측합니다.

02상세 화학 반응 해석

Chemkin-Pro로 연료별 점화 지연, 화염 속도, 배출 경향을 계산하고 축소 메커니즘을 CFD에 연결합니다.

03압축기·터빈 공력

CFX로 다단 블레이드열 성능과 비정상 상호작용을 해석하고 냉각 공기 유입 영향을 반영합니다.

04공액 열전달·수명 평가

Fluent 공액 열전달로 블레이드 금속 온도를 계산하고 Mechanical로 크리프·열기계 피로를 평가하며 Granta MI로 고온 재료 데이터를 관리합니다.

05흡입구 결빙 해석

FENSAP-ICE로 흡입구와 전방 부품의 착빙 위험을 예측하고 방빙 대책을 검토합니다.

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