붙임 1. 위탁연구과제 제안요구서(RFP).hwp
[1] 제안요구서(RFP)
주관과제명 |
가스발생기 고온부 설계/해석 품질 적합성 검증 |
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과제명 |
저온/저압 고공 환경 연소기 점화 특성 검증시험 |
과제 유형 |
위탁연구 |
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연구비 (VAT불포함) |
총 연 구 비 |
1차년도 (9개월) |
2차년도 (12개월) |
3차년도 (12개월) |
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195,000 천원 |
65,000천원 |
65,000천원 |
65,000천원 |
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연구기간 |
총 연 구 기 간 |
당 해 년 도 연 구 기 간 |
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2023.4.1.～2025.12.31.(33개월) |
2023.4.1.～2023.12.31.(9개월) |
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관련문의 |
성 명 |
김형모 |
전화 |
042-860-2858 |
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소 속 |
한국항공우주연구원 |
이메일 |
hmkim@kari.re.kr |
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연구필요성 |
▪가스터빈 연소기의 고고도 점화 특성은 연소의 기본적인 반응외에도 고고도의 환경이 커플링 되어 수치적해석이나 예측이 불가능한 것으로 알려져 있음 ▪이에 따라 개발중인 연소기 인젝터에 대한 고고도 점화 특성을 DB화하고 분석함으로써 고도영역별 최적의 재점화 조건을 확보 |
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최종목표 |
▪1,000마력급 가스터빈 연소기의 고도점화 특성 DB확보 |
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연차별목표 및 연구내용 |
1차년도 |
▪ 1,000마력급 연소기 단일 인젝터 점화 시험용 저비용 고공환경 모사장치 설계 및 구축 - Dry 공기 공급장치 (공기 유량: 최대 20g/s 이상) - 공기 냉각장치 (공기 온도: 최대 -40℃이하) - 저온 연료 공급장치 (연료 온도: -40℃ 이하) - 고공환경 모사장치 (공기 압력: 40kPa 이하) - 설비 운용 방안 검증 및 시험 절차 구축 ▪ 단일 인젝터 연소기 점화 시험 리그 제작 및 점화 시험 방안 수립 |
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2차년도 |
▪ Air-Blast 인젝터의 상온/저온 분무 및 점화 가시화 특성 확인 ▪ 주관과제에서 제안하는 다양한 인젝터 및 위치 대한 점화 성능 시험 ▪ 연소기 지상 운용조건에서의 상온/저온 점화 성능 시험 ▪ 지상 점화 성능분석 및 최적화 인젝터 선정 ▪ 연소기 고공 운용조건에서의 재점화 상황별 점화 조건 도출 |
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3차년도 |
▪ 최종 형상 인젝터에 대한 고공환경에서의 저온/저압 점화 특성 ▪ 연소기 설계를 위한 지상/고공 조건별 인젝터 점화특성 DB 구축 ▪ 연소기 운용조건에 따른 인젝터 설계방안 수립 및 검증 |
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기대효과 /활용방안 |
▪Air blast 연료인젝터에 대한 기준 DB확보 ▪추후 이루어질 실환경 엔진 시험시 고도 재점화 운영방안으로 활용 |
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기타 |
▪구축된 시험설비의 버너 가시화 시험 적용 등 재활용 가치 검토 |
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[2] 제안요구서(RFP)
주관과제명 |
가스발생기 고온부 설계/해석 품질 적합성 검증 |
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과제명 |
터보샤프트엔진 고압단 구성품 통합 모델 냉각효율 및 열전달계수 측정 및 DB 구축 |
과제 유형 |
위탁연구 |
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연구비 (VAT불포함) |
총 연 구 비 |
1차년도 (9개월) |
2차년도 (12개월) |
3차년도 (12개월) |
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195,000 천원 |
65,000천원 |
65,000천원 |
65,000천원 |
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연구기간 |
총 연 구 기 간 |
당 해 년 도 연 구 기 간 |
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2023.4.1.～2025.12.31.(33개월) |
2023.4.1.～2023.12.31.(9개월) |
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관련문의 |
성 명 |
이동호 |
전화 |
042)860-2827 |
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소 속 |
항공추진연구부 |
이메일 |
rhee@kari.re.kr |
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연구필요성 |
▪가스발생기 고온부에서의 정확한 열전달 및 냉각성능 평가를 통한 설계 검증 및 후속 설계를 위한 DB 구축 필요 ▪가스발생기 구성품 통합 모델(연소기-1단 터빈 노즐) 형상에 대한 상온모사 조건 막냉각효율 및 열전달계수 측정, 설계 DB 확보 및 수치해석과 비교검증 활용 |
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최종목표 |
▪1,000마력급 터보샤프트엔진 가스발생기 고온부 구성품(연소기-1단 터빈 노즐) 통합모델에 대한 막냉각효율 및 열전달계수 측정 ▪다양한 막냉각 홀 형상을 고려한 가스발생기 고온부 냉각설계 DB 구축 및 확장, 가스발생기 구성품 설계 및 해석툴 검증 |
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연차별목표 및 연구내용 |
1차년도 |
▪ 연소기-1단 터빈 노즐 통합모델 시험리그 설계 및 구축 - 역류형 연소기-1단 터빈 노즐 통합 열전달/막냉각 성능시험 리그 설계/제작/구축 . 엔진 상사조건(마하수 상사 등) 구현, 시제 형상 변경, 운용조건 변화 고려 ▪ 냉각성능/열전달계수 측정 시험조건 및 시험수행방안 수립 - 고속 마하수 상사조건/다양한 조건 구현방안, 연소기 출구 유동조건 평가방안 수립 - PSP 기법 및 IR 카메라 적용 막냉각효율/열전달계수 측정방안/조건 수립 |
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2차년도 |
▪ 연소기-1단 터빈 노즐 통합모델 시험리그 구축 완료 ▪ 연소기-1단 터빈 노즐 통합모델 막냉각효율 측정시험 수행 - PSP 기법 적용한 1단 노즐 막냉각효율 측정시험 수행 - 다양한 조건(홀 형상/배열 포함) 막냉각성능 평가 및 DB 구축(3차년도 계속) ▪ 연소기-1단 터빈 노즐(uncooled) 통합모델 열전달계수 측정 시험 착수 - 열전달계수 측정시험용 시험리그 구축, 시험 착수 |
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3차년도 |
▪ 연소기-1단 터빈 노즐 통합모델 막냉각효율 측정시험 수행 - 다양한 조건(홀 형상/배열 포함) 막냉각성능 평가 및 DB 구축 ▪ 연소기-1단 터빈 노즐(uncooled) 통합모델 열전달계수 측정시험 수행 - IR 카메라 활용 1단 터빈 노즐(uncooled) 열전달계수 측정 ▪ 막냉각효율 및 열전달계수 측정결과 정리 및 설계 활용 DB 구축/확장 - 기존 확보된 평판 막냉각효율 및 본 과제 DB를 활용한 DB 확장 - 평판 막냉각효율 비교 분석을 통한 냉각설계 활용방안 검토 |
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기대효과 /활용방안 |
▪ 가스발생기 고온부에서의 정확한 열전달 및 냉각성능 평가를 통한 설계 검증 및 후속 설계를 위한 DB 구축 ▪ 신뢰성 높은 엔진 개발을 위한 필수 DB 확보 가능함 |
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기타 |
▪ 엔진 상사 고속유동 조건 구현 가능, PSP 기법 및 IR카메라 활용 막냉각효율/열전달계수 측정기술 보유기관 ▪ 본 시험결과 및 기보유 평판 막냉각효율 DB 핸드북 형태 기술자료 납품 필요 |
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[3] 제안요구서(RFP)
주관과제명 |
가스발생기 고온부 설계/해석 품질 적합성 검증 |
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과제명 |
OpenFOAM을 활용한 가스터빈 고온부 해석도구 개발 |
과제 유형 |
위탁연구 |
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연구비 (VAT불포함) |
총 연 구 비 |
1차년도 (9개월) |
2차년도 (12개월) |
3차년도 (12개월) |
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120,000 천원 |
40,000천원 |
40,000천원 |
40,000천원 |
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연구기간 |
총 연 구 기 간 |
당 해 년 도 연 구 기 간 |
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2023.4.1～2025.12.31(33개월) |
2023.4.1.～2023.12.31.(9개월) |
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관련문의 |
성 명 |
강영석 |
전화(☏) |
042)860-2836 |
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소 속 |
항공추진연구부 |
이메일 |
electra@kari.re.kr |
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연구필요성 |
▪대규모 수치해석 자원이 요구되는 가스터빈 고온부 수치해석 문제에 대해 국외 상용 CFD 코드의 의존도가 높아지고 있음 ▪오픈소스 CFD 해석코드인 OpenFOAM을 활용한 가스터빈 고온부 구성품 성능평가를 위한 병렬 CFD 해석코드를 개발하여, 향후 국내 가스터빈 구성품 설계 및 성능평가에 활용 예정 |
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최종목표 |
▪가스터빈 고압부 구성품 유동장 및 온도장 성능을 평가하기 위한 OpenFOAM 밀도기반 압축성 유체기계 CFD 병렬 해석코드 개발 ▪개발된 CFD 해석코드를 활용하여 다양한 터빈형상 및 본 과제에서 개발된 가스터빈 고온부 주요 구성품에 대한 수치해석을 진행, 해당 고온 구성품 성능평가에 활용 |
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연차별목표 및 연구내용 |
1차년도 |
▪OpenFOAM 밀도기반 압축성 유체기계 CFD 해석코드 개발 - OpenFOAM 밀도기반 RANS CFD 해석코드 플랫폼 구축 - 기준 터빈형상에 대한 수치해석 진행, 시험 및 타 해석결과와 비교 분석을 통한 코드 정확성, 가용성 검증 |
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2차년도 |
▪OpenFOAM 밀도기반 압축성 유체기계 CFD 해석코드 활용 해석 - 개발된 CFD 해석코드 난류모델 다변화 및 수치해석 기법 다각화 - 가스발생기 다단 냉각터빈 수치해석 진행 및 코드 수정 (무냉각 다단터빈, KARI 1단 냉각터빈, 신규설계 냉각터빈 등) |
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3차년도 |
▪OpenFOAM 밀도기반 압축성 유체기계 CFD 해석코드 고도화 - 난류모델 다변화 (Scaling Resolving Simulation) - 연소기-터빈 통합 해석모델에 대한 수치해석 진행 및 CFD 해석코드 고도화 |
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기대효과 /활용방안 |
▪가스터빈 고온부 수치해석을 위한 국내 고유 전산해석 코드 개발 및 이에 대한 정확성 개선을 통한 엔진 설계/해석 신뢰성 제고 |
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기타 |
▪과제 종료 후 개발된 해석코드의 소스코드 납품 ▪대학원생이 참여연구원으로 포함된 대학교-대학원 연구실 본 과제 지원 가능 |
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