• 제목/요약/키워드: 수평축 조류발전터빈

검색결과 27건 처리시간 0.029초

수평축 조류발전 터빈 설계 및 후류 특성 분석 (Design of Horizontal Axis Tidal Current Power Turbine with Wake Analysis)

  • 조철희;김도엽;이강희;노유호;김국현
    • 신재생에너지
    • /
    • 제7권3호
    • /
    • pp.92-100
    • /
    • 2011
  • With the increased demand of clean energy and global warming measures, the renewable energy development has been increased recently. The TCP (Tidal Current Power) is one of the ocean renewable energy sources. Having the high tidal energy source in Korea, there are many potential TCP sites with strong current speed. The rotor, which initially converts the energy, is a very important component because it affects the efficiency of the entire system. The rotor performance is determined by various design parameters including number of blades, shape, sectional size, diameters and etc. However, the interactions between devices also contribute significantly to the energy production. The rotor performance considering the interaction needs to be investigated to predict the exact power in the farm. This paper introduces the optimum design of TCP turbine and the performance of devices considering the interference between rotors.

상반전 조류발전 터빈의 형상설계 및 성능예측에 관한 연구 (A Study on the Performance Estimation and Shape Design of a Counter-Rotating Tidal Current Turbine)

  • 김문오;김유택;이영호
    • 해양환경안전학회지
    • /
    • 제20권5호
    • /
    • pp.586-592
    • /
    • 2014
  • 본 연구에서는 BEMT(Blade Element Momentum Theory)에 의해 우선 정격 출력 100 kW인 수평축 조류 발전용 단일 터빈에대한 기본 형상 설계를 진행하고, CFD 해석을 통해 블레이드 주변 유동특성 파악 및 출력 성능 예측을 하였다. 기본적인 에어포일은 FFA-W3-301, DU-93-W210, NACA-63418을 사용하였다. 이를 바탕으로 상반회전 터빈의 특성을 고찰한 결과, 설계 주속비 5.17에서 최대 출력계수는 0.495이며, 터빈의 출력은 101.82 kW를 얻었다.

수평축 조류발전용 로터 블레이드 형상설계 및 CFD에 의한 출력성능해석 (Rotor-Blade Shape Design and Power-Performance Analysis for Horizontal-Axis Tidal Turbine Using CFD)

  • 정지현;김범석
    • 대한기계학회논문집B
    • /
    • 제39권8호
    • /
    • pp.661-668
    • /
    • 2015
  • 본 연구에서는 풍력발전분야의 블레이드 공력설계 및 성능해석에 적용되고 있는 날개요소운동량이론을 이용한 조류터빈 블레이드 형상설계 방법론을 제시하였으며, S814 단일 에어포일로 구성된 2 블레이드 형식의 1MW급 수평축 블레이드 형상설계 결과를 제시하였다. 조류터빈 블레이드는 해양환경에서 운전되는 특성 상 블레이드 팁 근방에서 캐비테이션 발생으로 인한 문제가 상존하므로, 설계초기단계에서 신중히 고려되어야 한다. 본 연구를 통해 설계된 1MW 조류터빈 블레이드의 유동특성분석 및 출력성능해석을 위해 캐비테이션 모델이 고려된 CFD 해석을 수행하였으며, 블레이드 팁 근방 흡입 면 및 압력 면에서 캐비테이션이 발생하고 있음을 확인하였다. 최대 출력계수는 설계 주속비 7의 조건에서 47%로 나타났다.

수평축 조류발전 터빈의 노즈 형상 및 유입각도, 타워 구조물의 영향을 고려한 터빈 성능특성 분석 (A Study on Performance Characteristics of Horizontal Axis Tidal Turbine Considering Nose Shape, Angle of Inflow and Tower Structure)

  • 허만웅;김동환;이진학
    • 한국해안·해양공학회논문집
    • /
    • 제32권1호
    • /
    • pp.17-25
    • /
    • 2020
  • 본 연구에서는 1 MW급 수평축 조류발전기의 출력 및 유동특성을 분석하기 위해 3차원 레이놀즈 평균 나비어-스톡스 해석을 수행하였다. 난류해석을 위해 SST(shear stress transport) 난류모델을 사용하였고, 유동해석을 위한 계산영역은 육면체격자로 구성하였으며, 최적의 격자 크기를 결정하기 위하여 격자 의존성 시험을 수행하였다. 터빈의 노즈 형상 및 유입각도, 그리고 타워 구조물의 영향을 분석하였다. 노즈 형상의 경우 노즈의 직경 대비 축방향 길이의 비가 증가할수록 터빈 출력이 향상되는 결과를 확인할 수 있었고, 유입각도가 약 15° 이상에서는 터빈의 성능이 약 10% 이상 감소하는 것을 확인하였다. 또한 타워 구조물에 의하여 하류식 터빈의 경우 상류식 터빈에 비하여 성능이 1% 감소함을 알 수 있었다.

CFD를 이용한 수평축 조류발전 로터 성능의 기초연구 (Fundamental Study on the HAT Tidal Current Power Rotor Performance by CFD)

  • 조철희;임진영;이강희;채광수;노유호;송승호
    • 신재생에너지
    • /
    • 제5권2호
    • /
    • pp.3-8
    • /
    • 2009
  • Tidal current power system is one of ocean renewable energies that can minimize the environmental impact with many advantages compared to other energy sources. Not like others, the produced energy can be precisely predicted without weather conditions and also the operation rate is very high. To convert the current into power, the first device encountered to the incoming flow is the rotor that can transform into rotational energy. The performance of rotor can be determined by various design parameters including numbers of blade, sectional shape, diameter, and etc. The stream lines near the rotating rotor is very complex and the interference effects around the system is also difficult to predict. The paper introduces the experiment of rotor performance and also the fundamental study on the characteristics of three different rotors and flow near the rotor by CFD.

  • PDF

수평축 조류발전 후류 특성 및 발전 효율 분석 (The Wake Characteristics of Tidal Current Power Turbine)

  • 조철희;이강희;이준호
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
    • /
    • pp.163.2-163.2
    • /
    • 2011
  • Due to global warming, the need to secure an alternative resource has become more important nationally. Due to the high tidal range of up to 9.7m on the west coast of Korea, numerous tidal current projects are being planned and constructed. To extract a significant quantity of power, a tidal current farm with a multi-arrangement is necessary in the ocean. The rotor, which initially converts the energy, is a very important component because it affects the efficiency of the entire system, and its performance is determined by various design variables. The power generation is strongly dependent on the size of the rotor and the incoming flow velocity. However, the interactions between devices also contribute significantly to the total power capacity. Therefore, rotor performance considering the interaction problems needs to be investigated for generating maximum power in a specific field. This paper documents the characteristics of wake induced by horizontal axis tidal current power turbine.

  • PDF

예인수조를 이용한 조류발전 터빈의 동력 계측 및 비교 연구 (Study on Power Measurement and Comparison of Marine Current Turbine in a Towing Tank)

  • 도인록;김문찬;이승기;현범수
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
    • /
    • 제14권4호
    • /
    • pp.230-238
    • /
    • 2011
  • 100 kW 용량의 조류발전용 수평축 터빈(HAT)임펠러의 성능에 대한 연구를 위하여 단면 및 날개 끝 형상을 변형시킨 지름700 mm의 모형 임펠러를 설계하고 부산대학교 예인수조에서 모형 시험을 수행하였다. 축척효과를 확인하기 위하여 각각의 임펠러에 대하여 회전수를 바꾸어 레이놀즈수 변화에 따른 특성을 살펴보았으며 날개끝속도비(TSR)별로 비교 검토 하였다. 본 연구에서 제안된 레이크 임펠러의 성능이 기존 임펠러 보다 우수함을 확인 하였으며 추후 실험시설을 보완하여 보다 큰 레이놀즈수에서 실험을 수행하고 계산과 비교할 예정이다.

조류발전용 수평축터빈의 단독성능 평가를 위한 수치 해석법 (NUMERICAL METHODS FOR OPEN WATER PERFORMANCE PREDICTION OF HORIZONTAL AXIS TIDAL STREAM ENERGY CONVERSION TURBINE)

  • 이주현;김동환;이신형;김문찬;현범수;남종호
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
    • /
    • pp.155-162
    • /
    • 2010
  • Recently, due to high oil prices and environmental pollution issues, interest of alternative energy development increases and the related research is widely conducted. Among those research activities the tidal stream power generation utilizes the tidal flow as its mechanical power resource and less depends on the environmental condition for installation and operation than other renewable energy resources. Therefore the amount of power generated is quite consistent and straightforward to predict. However, research on the tidal stream energy conversion turbine is rarely found. In the present study, two numerical methods were developed and compared for the open water Momentum Theory, which is widely used for wind turbines, was adopted. The moving reference frame method for Computational Fluid Dynamis solver were also used. Hybrid meshing was used for the complex geometry of turbines. The analysis results using each method were compared to figure out a better method for the performance prediction.

  • PDF

200kW급 수평축 조류발전 터빈 블레이드 형상 최적설계 (Optimal Design of Blade Shape for 200-kW-Class Horizontal Axis Tidal Current Turbines)

  • 서지혜;이진학;박진순;이광수
    • 한국해양공학회지
    • /
    • 제29권5호
    • /
    • pp.366-372
    • /
    • 2015
  • Ocean energy is one of the most promising renewable energy resources. In particular, South Korea is one of the countries where it is economically and technically feasible to develop tidal current power plants to use tidal current energy. In this study, based on the design code for HARP_Opt (Horizontal axis rotor performance optimizer) developed by NREL (National Renewable Energy Laboratory) in the United States, and applying the BEMT (Blade element momentum theory) and GA (Genetic algorithm), the optimal shape design and performance evaluation of the horizontal axis rotor for a 200-kW-class tidal current turbine were performed using different numbers of blades (two or three) and a pitch control method (variable pitch or fixed pitch). As a result, the VSFP (Variable Speed Fixed Pitch) turbine with three blades showed the best performance. However, the performances of four different cases did not show significant differences. Hence, it is necessary when selecting the final design to consider the structural integrity related to the fatigue, along with the economic feasibility of manufacturing the blades.

복합배치 수평축 조류발전 로터의 간섭성능 고찰 (Interference Effects on the Performance of Multi-arrayed HAT TCP Devices)

  • 조철희;이강희;임진영;노유호
    • 한국유체기계학회 논문집
    • /
    • 제13권2호
    • /
    • pp.36-40
    • /
    • 2010
  • Tidal current power system is the energy converter which converts the kinetic energy of tidal stream into electric energy. The performance of the rotor which initially converts the energy is determined by various design factors and it should be optimized by the ocean environment of the field. Flow direction changes due to rise and fall of the tides, but horizontal axis turbine is very sensitive to direction of flow. To investigate the rotor performance considering the interaction problems with incidence angle of flow, series of experiments have been conducted. The results and findings are summarized in the paper.