가스터빈 프리스월 시스템의 유량계수 및 온도강하 효율 향상을 위한 리시버 홀 위치 최적화 연구

Abstract

가스터빈 프리스월 시스템의 유량계수와 온도강하 효율을 향상시키기 위해 전산해석기법을 이용하여 리시버 홀 위치에 대한 최적화 설계를 수행하였다. 리시버 홀의 설치 방법에 따라 3개의 설계 변수를 설정하였으며, 이차 냉각 유로 시스템에 대한 중요한 평가 지표로서 유량 계수와 온도강하 효율을 목적 함수로 설정하였다. Optimal Space-Filling Design(OSFD) 기법을 이용하여 초기 설계점을 얻은 후, CFD 결과를 토대로 Kriging 기법을 통해 반응면을 형성하였다. 반응면을 토대로 Multi-Objective Genetic Algorithm(MOGA)를 적용하여 추가 실험점을 도출하였으며 추가된 실험점의 CFD 결과를 반응면 에 추가하는 과정을 반복하여 최적화를 수행하였다. MOGA에서 예측한 결과 와 CFD의 결과 오차가 0.1% 이하일 때 최적화 과정을 종료하였다. 결과적으 로, 리시버 홀의 형상 최적화 모델이 기본 모델보다 냉각 성능이 높고 유동 손실을 감소하는 것을 확인할 수 있었으며 기본 모델 대비 유량계수과 온도강하 효율을 약 1.78%, 5.34%씩 향상된 것을 확인할 수 있었다.