【목적】 전통적인 원기둥형 공막 구멍은 높은 송풍비 하에서 냉각 성능이 급격히 감소하며, 구멍 형태 설계를 통해 냉각 특성을 개선할 수 있다. 【방법】 레이놀즈 평균 나비에-스토크스(RANS) 방식을 기반으로 스텝 공막 구멍의 냉각 성능을 수치 분석하였고, 원기둥 공막 구멍과 비교 분석하였다. 【결과】 결과는 평판 공막 냉각 모델에서 스텝 공막 구멍의 냉각 효과가 원기둥 공막 구멍보다 우수함을 보여주며, 특히 높은 송풍비 R_B=1.0 및 R_B=1.5 조건에서 스텝 공막 구멍의 냉각 유효도가 원기둥 공막 구멍 대비 100% 이상 향상되고, 냉각 벽면 열전달 계수가 원기둥 공막 구멍보다 낮아 냉각 벽면의 열전달량을 효과적으로 감소시킨다; 스텝 공막 구멍의 냉각 효과는 구멍 길이 비율 계수 R_L이 증가함에 따라 먼저 감소했다가 상승하며, 구멍 직경 비율 계수 R_D가 증가함에 따라 계속 상승한다; 동엽 전연 냉각에서 스텝 공막 구멍은 원기둥 공막 구멍에 비해 잎몸 및 잎끝에서 각각 17.5% 및 17.0% 향상된 냉각 효과를 나타내며, 잎몸 및 잎끝의 최고 온도가 각각 24.7, 14.1 K 감소하였다; 원기둥 공막과 비교해 전연 스텝 공막 구멍 냉각 하 동엽의 잎몸과 잎끝 냉각 유효도 분포가 보다 균일하다. 【결론】 연구 결과는 가스터빈 터빈 블레이드 냉각 구조 설계에 스텝 공막 구멍을 적용하는 데 지침을 제공할 수 있다.

스텝 공막 구멍;냉각 특성;동엽;전연;수치 연구