극저온 난류 유동 하이브리드 스러스트 베어링: 정하중 특성 예측

Abstract

하이브리드 스러스트 베어링은 매우 작은 마찰과 마모로 고속 회전하는 극저온 터보기계의 축 방향 하중을 지지한다. 터보기계의 구동 초기 단계를 고려하여 하이브리드 스러스트 베어링의 정압 효과가 지배적일 때를 가정한 연구가 수행되었다. 기존 연구 결과 발표를 통해 비회전 조건에서 베어링 형상, 유체 물성치, 그리고 구동 조건을 고려하여 스러스트 베어링 정하중 특성을 규명하였다. 추가적으로 축 회전 속도 증가로 동압 효과가 지배적일 때 스러스트 베어링의 원주 방향 난류 유동을 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 극저온 유체의 낮은 점성과 축의 고속 회전에 따른 난류 유동을 반영하여 하이브리드 스러스트 베어링의 정하중 특성을 수치 해석을 통해 예측하였다. 회전 속도와 난류 유동에 의해 오리피스와 리세스에서 발생하는 원주 방향 압력 구배를 규명하였다. 원주 방향 압력 구배에 의해 오리피스 위치가 베어링 정하중 특성에 미치는 영향 또한 알아보았다.