• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1267-1274
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• 2012

가이드 베인은 수력발전소 수차에 공급되는 물량을 제어하는 핵심적인 역할을 수행한다. 가이드 베인 베어링 부슁에 발생하는 마모와 관련하여 많은 정비 사례들이 보고되고 있다. 수력발전소의 중요기능인 주파수 조정, 급전 등과 같은 부수적 서비스는 가이드 베인을 작게 열고 운전하는 저개도율 운전을 반복적으로 수행하게 한다. 이러한 저개도율 운전은 가이드 베인 베어링 부슁의 마모율을 증가시키는 것으로 경험적으로 알려져 있다. 본 연구에서는 수력발전소의 가이드 베인 저개도율 운전이 가이드 베인 베어링 부슁의 마모를 가속시키는 효과를 유한요소 유동/응력 해석 및 상대적인 마모 평가를 통해 정량적으로 평가한다. 평가 결과, 가이드 베인 개도율이 작을수록 가이드 베인면에 작용하는 압력이 증가하고 가이드 베인 스템 외면과 베어링 부슁 내면 사이의 접촉길이는 감소하였으며 베어링 부슁 표면에 작용하는 접촉압력이 크게 발생하여 상대적으로 마모량이 증가함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권7호
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• pp.709-716
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• 2013

팬 필터 유닛 (FFU)은 청정실 천정에 설치되어 정화된 공기를 공급하는 장치이다. FFU가 대형화되면서 출구면에서 속도가 불균일해지고 결과적으로 청정실에서 생산되는 제품의 품질 또는 생산성을 떨어뜨리게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 가이드 베인이 설치되는데 가이드 베인은 속도를 균일하게 하지만 유동저항을 유발하여 동력이 일정하게 주어진 경우 공급되는 유량을 감소시킨다. 따라서 속도 균일성을 확보하면서 유량 감소를 최소화하는 최적설계가 요구된다. 본 연구에서는 FFU의 외벽과 중앙에 설치된 가이드 베인의 각도와 길이를 변경하면서 수치해석을 수행하여 가이드 베인의 성능 개선 방안을 도출하였다. 외벽에 설치된 가이드 베인의 경우, 형상을 변경하여 유량이 1.5% 감소하는 조건에서 속도 균일도를 3.7% 향상시킬 수 있었다. 중앙 가이드 베인의 경우 유량이 0.7% 감소하는 조건에서 속도 균일도를 2.9% 향상시킬 수 있었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.426-430
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• 2012

본 연구에서는 3차원 수치 해석 기법으로 SDR 반응기 내 유동 특성을 모사하여 유동 분포 및 체류 시간등을 확인하고 혼합 특성 개선을 위한 방법에 대해 연구하였다. 본 연구 대상 SDR 반응기는 입구 덕트와 반응기 본체의 접속 구간에 가이드 베인(Guide vane)이 설치되어 있고 그 바로 하부 지점에 흡수제를 분무하는 노즐이 설치되어 있다. 이는 처리가스가 반응기로 유입될 때 가이드 베인에 의해 선회류를 형성하여 분무된 흡수제와의 혼합을 촉진시키기 위한 목적으로 설치하였다. 시간당 1,971$m^3/min$ at $260^{\circ}C$의 처리가스가 반응기 상부로 유입되어 가이드 베인을 거쳐 선회류를 형성한 후흡수제와 혼합되어 하부로 배출되는 구조이다. 유동 특성을 분석한 결과, 처리가스가 반응기 중앙으로 강하게 편중되고 있었으며 반응기 양 측면으로 부상 기류가 형성되고 있음을 확인할 수 있다. 또한 강한 편류에 의해 체류시간도 매우 짧은 것으로 판단되는 바, 가이드 베인의 기류 안내 각도가 적합하지 못함을 확인할 수 있었다. 이는 곧 혼합 특성 저하에 따른 미반응 액적의 다량 발생과 함께 고착에 의한 스케일 형성 가능성이 매우 클 것으로 예상되므로 혼합 특성을 개선할 수 있는 설계 변경이 필요할 것으로 판단되었다. 따라서 편류를 해소하고 노즐 근처에서의 체공시간을 확보할 수 있도록 가이드 베인의 안내 각도를 더 크게 변경한 결과, 기존 설계상에서 본체 중앙에 형성되는 편류가 해소되고 선회류의 전개 각도가 커지면서 체류시간 역시 약 5초 이상으로 유지되고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 가이드 베인의 각도만 변경하더라도 본체 형상의 추가적인 변경없이 유동의 혼합 특성을 개선시킬 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권3호
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• pp.35-43
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• 2019

본 연구에서는 핀-휜이 있는 유로에 위치와 유동 입사각이 다른 가이드 베인을 부착하여 전열 성능 및 압력 강하 특성 변화를 분석하였다. 레이놀즈수가 1400일 때 가이드 베인의 위치와 입사각에 따른 전열 성능과 유동 특성을 수치해석으로 확인하였고, 핀-휜 만 있는 해석 결과와 비교하였다. 수치해석을 수행한 결과, Case 1의 입사각 $0^{\circ}$일 경우에 전열 성능이 최대가 되고 핀-휜 만 있는 유로에 비해 약 5% 향상되었다. Case 2의 입사각 $10^{\circ}$일 경우에 압력 손실이 최소가 되고 약 1.9% 감소하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권3호
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• pp.225-232
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• 2017

런너, 흡출관 등 양수발전소 수차 부속기기들에 캐비테이션 침식과 피로 균열 등의 손상 발생과 관련하여 많은 정비 사례들이 보고되고 있다. 양수발전소는 급전, 전력계통 안정 등과 같은 부수적 서비스를 제공한다. 이러한 부수적 서비스는 가이드 베인을 작게 열고 운전하는 저개도율 운전을 반복적으로 자주 수행하게 한다. 이러한 저개도율 운전은 수차 부속기기의 손상을 가속시키는 것으로 경험적으로 알려져 있다. 본 연구에서는 양수발전소의 가이드 베인 저개도율 운전이 수차의 캐비테이션과 피로를 가속시키는 효과를 유한요소 유동/응력 해석 및 피로 해석을 통해 정량적으로 평가한다. 평가 결과, 가이드 베인 개도율이 작을수록 캐비테이션 발생 가능성과 수차 효율 저하 가능성이 증가하며, 런너 블레이드 루트부에 최대 응력값을 증가시킴에도 불구하고 저개도율 운전이 피로수명에 미치는 영향은 미미함을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
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• pp.148-154
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• 2008

Diverging channel from gas burner exit to the inlet section of Heat Recovery Steam Generator (HRSG) has been re-designed for 1 MW system. To improve the uniformity in velocity and temperature distribution of existing design(Case A and B) of 300 kW HRSG system, two additional test geometries have been chosen for the numerical simulation. At first, gas burner exit section has been centered to the inlet section of boiler(Case C) and uniformity has been improved considerably. Secondly, the diverging channel length can be further reduced for compact geometry with new guide vane design (Case D and E). Proposed design shows overall improvement in uniformity in velocity and temperature distribution compared to existing one.

• 한국전산유체공학회지
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• 제14권3호
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• pp.1-8
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• 2009

Diverging channel from gas engine exit to the inlet section of Heat Recovery Steam Generator (HRSG) has been re-designed for 1 MW system. To improve the uniformity in velocity and temperature distribution of existing design(Case A and B), two additional test geometries have been chosen for the numerical simulation. At first, gas burner exit section has been centered to the inlet section of the boiler(Case C) and uniformity in velocity and temperature distribution has been improved considerably. Secondly, the diverging channel length can be further reduced to compact geometry with new guide vane design (Case D and E). Proposed design shows overall improvement in uniformity in velocity and temperature distribution compared to existing one.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1172-1177
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• 2008

Diverging channel from gas burner exit to the inlet section of Heat Recovery Steam Generator (HRSG) has been re-designed for 1 MW steam supply and power generation system. Three different test geometries have been chosen for the numerical simulation. The existing design for 300 kW HRSG system (CASE B) has been improved by geometry and position changes of inlet guide vanes along with gas velocity entrance angle at the diverging channel inlet (CASE C). Both cases has been compared with the case where hot combustion gas is directly injected without any guide vanes (CASE A). Improved design shows overall uniform velocity and temperature distribution compared to existing design.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.676-678
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• 2011

히트펌프 사이클을 이용한 건조 공정은 최종 제품의 생산을 위하여 많은 산업 분야에 요구되는 필수 공정으로 본 논문에서는 대형 히트펌프 건조기의 상부 분리대의 가이드 베인의 형상 및 수량을 최적화 하였다. 이를 위해 팬은 성능곡선 모델을 사용하였고, 증발기와 응축기는 다공성 매질로 가정하였다. 이는 팬을 통과하여 가이드 베인을 따라 건조기 입구로 들어가는 바람의 균일도를 예측할 수 있어 설계 정확도 향상에 기여할 수 있다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권3호
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• pp.1-9
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• 2020

본 논문에서는 델타 윙렛 와류 발생기와 후퇴익형 와류 발생기 그리고 가이드 베인이 핀-튜브 유동에서의 압력 손실과 전열 성능에 미치는 효과를 비교하는 연구를 진행하였다. 와류 발생기와 가이드 베인은 채널 높이와 튜브의 지름을 기준으로 무차원화하였고, 위치는 저자들의 연구 결과에 따라 각각의 형상이 우수한 지점을 선정하였다. 레이놀즈 수는 입구 속도와 튜브 지름을 기준으로 하여 1400~8000으로 선정하였다. 결과적으로 압력 손실은 레이놀즈 수 8000에서 가이드 베인이 기존 핀-튜브 대비 4.7% 감소하는 효과를 보였고, 전열 성능은 레이놀즈 수 3800에서 델타 윙렛 와류 발생기가 기존 핀-튜브 대비 33% 정도 증가하는 결과를 확인하였다.