Intelligent Machine Dynamics Lab

Objective:  레비린스 씰(Labyrinth Seal)의 동적 불안정성 검토 및 개선 방안 도출을 통한 실 설계 가이드 제시

Background

•  원심압축기에서 씰의 간격을 좁게 하면 누설 감소 및 효율 증가로 인한 압축비 이득 있으나 크게하면 누설로 인한 압력 손실 발생

•  개발 현장에서는 압축 효율 증가 위해 씰 클리어런스를 감소시키지만, 마모 발생시 실 간격을 증가시킴

•  효율과 마모 관점에서의 씰 설계 기준 정립 필요

Application: 압축기 및 기타 터보기기

Description

•  비접촉식 유체 실의 주요 기능은 회전 샤프트와 고정 하우징 사이의 누설 유속을 줄이는 것이며, 고속 회전기계에서의 과도한 마모 및 마찰로 인한 과열을 피하려면 샤프트 주위의 여유공간을 확보해야만 함

•  실은 로터의 휘돌림 모드 형상이 큰 파복 (진동 두 파절 사이의 진폭이 최대인 곳, antinode) 근처에 위치하므로 댐핑에 효과적 이지만, 연성강성계수(K_xy, K_yx)의 발생으로 인하여 회전체의 동적 불안정성을 발생시킴

•  실 간격 감소는 압축비를 높이지만 마모현상 및 연성강성계수 증가를 일으켜 동적 불안정상을 불러오므로, 최적의 실 설계를 위한 설계 프로세스 적립 필요

•  본 연구에서는 ANSYS CFX를 이용한 레비린스 실(Labyrinth Seal)에 대한 CFD 해석을 통하여 씰의 동적계수를 구하고 회전체 동특성을 고려한 실 설계 기준을 제시하고자 함

•  압축비가 높은 밀폐형 임펠러 (shrouded impeller)형상을 가지는 압축기 모델에 대한 씰 설계 기준을 제시하고자 함