노즐모양이 터빈의 회전력과 축동력에 미치는 영향을 분석하기 위해, 분자 동력학 시뮬레이션을 수행하였다. 3 개의 파라메타, 노즐모양, 터빈의 회전속도 w, 분자들의 초기 속도 ($V_x,V_y$) 값들을 변화하면서, 시뮬레이션을 수행하여 터빈입구와 출구에서 분자들의 터빈 회전방향으로의 속도를 계산하였다. 이 두 영역에 걸쳐 평균 운동량을 각각 계산하고 그 차이(AMD)를 비교 분석하였다. 사용한 노즐 모양을 대상으로 AMD를 향상할 수 있는 w의 최적의 범위 도출하였으며, 터빈의 축동력 형성에 더 많이 기여할 수 있는 우수한 노즐 모양을 파악하였다.
선박 추진축계의 동력을 계측하기 위해서는 일반적으로 스트레인 게이지를 이용한 방법이 널리 사용된다. 이러한 방법의 경우 스트레인 게이지 외에도 많은 부품들을 축에 장착해야 하며 전원을 공급하기 위해 별도의 장치를 필요로 하는 등 설치 시 매우 복잡하고 섬세한 작업이 요구된다, 뿐만 아니라 계측신호를 취득하고 분석하기 위해서도 고도의 전문성이 요구되기 때문에 운전 중의 실시간 계측을 통한 모니터링 목적이 아니라 시험 및 검증을 위해 사용될 뿐이다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 단점들을 보완하면서도 추진축계의 동력을 비교적 용이하게 계측하기 위한 새로운 방법을 제안하고자 한다. 본 연구에서 제안하는 계측기법은 카메라를 사용하여 축동력을 계측하는 방법으로 실험결과를 통해 유효성을 확인하였으며 항해 중 실시간 모니터링이 가능한 감시 시스템을 구축할 수 있는 새로운 계측기술이라 할 수 있다.
원심펌프 작동유체의 점도변화에 따른 성능특성을 실험적인 방법으로 연구하였다. 비교적 비속도가 낮은 소형 원심펌프에 뉴턴유체인 설탕수용액과 글리세린수용액을 사용하여 작동유체의 점도를 변화시켜 가며 펌프성능시험을 수행한 후 전양정, 축동력 및 펌프의 효율을 청수의 경우와 비교 분석하여 얻은 결과는 다음과 같았다. (1) 전양정은 작동유체의 점도를 변화시킬 경우 청수에 비해 점도가 높아짐에 따라서 차단점에서의 양정은 극히 적은 변화를 보였으나, 유량이 증가함에 따라 양정의 감소하는 폭이 크게 나타났다. 따라서 유량-양정곡선(H-Q 곡선)의 기울기가 급해짐을 알 수 있었다. (2) 축동력은 작동유체의 점도가 청수에 비해 클수록 증가하였으며 차단점에서는 소요동력이 열로 소산되어 차이가 거의 없었으나, 유량이 증가할수록 축동력의 증가하는 폭이 커짐을 알 수 있었다.
A Numerical analysis has been used to predict the performance in the automotive water pump with double discharge single suction. The influence of parameters such as coolant flow rate, rotational speed, ratio of blade height and clearance has been investigated. Also, the prediction of hydraulic performances such as static pressure rise, shaft power, hydraulic power and pump efficiency is carried out on the water pump including an impeller and a volute casing. A full size water pump test bench has been developed to validate the CFD flow model. Discharge flow rate, suction pressure, discharge pressure, rotational speed and torque measurements are provided. Coolant temperature is 8$0^{\circ}C$, water tank pressure is 1 kgf/$\textrm{cm}^2$ and flow rates vary.
A test unit for Organic Rankine Cycle (ORC) power generation system was developed and experimentally reviewed the performance of the ORC system. Two different organic fluids (R-245fa & Novec 649) were tested as working fluids for the system. System behavior was measured and analyzed along with the variables, such as temperature, pressure, rpm and shaft power. It is one of the findings that Novec 649 fluid is to be less pressurized than R-245fa in order to up to the heat source (boiler) capacity, that limits the experiment as high as 2 kW in shaft power.
This paper introduces a conceptual design of a combined scroll expander-compressor unit for a fuel cell. Since air discharged out of the fuel cell stack has still high pressure energy, some power can be extracted from the air by directing it to pass through an expanding device. Such extracted power can be used to drive an auxiliary compressor. For this purpose, a scroll type expander coupled to a scroll type compressor was designed for a 1kW-class fuel cell. The orbiting scroll members of the expander and the compressor were made to share three of common drive shafts installed in the mid frame plate. Performance analysis for the combined expander-compressor unit showed that the installation of this unit could reduce the auxiliary power consumption in the fuel cell by about 42%.
The aim of this paper is to examine the hydraulically optimized camber of a blade. Prior studies have tried to determine the sound method of design on small-hydro turbines. These have appeared to realize a reasonably efficient small-hydro turbine. Nonetheless, specific and accurate design data have not as yet been established for the shape of the runner blade. Hence, this study examines the performance characteristic of an axial propeller turbine with 0~8% camber variations. The results of output power, efficiency, and pressure distribution of the turbine are graphically depicted. The definition of camber refers to the NACA airfoil. The commercial finite element analysis (FEA) packages, ANSYS, and CFX are used in this study. The results revealed the performance characteristics on small-hydro turbine and suggested a highly efficient section shape of the runner.
천연가스용으로 개조된 가스엔진에서 방출되는 폐열을 활용하기 위한 유기 랭킨사이클 (Organic Rankine Cycle: ORC) 발전시스템을 설계 및 제작하였다. 이 연구에서는 개조된 가스엔진의 폐열을 실험적으로 분석한 데이터를 바탕으로 구성한 ORC 시스템의 컴포넌트를 설계하고 제작하였다. ORC 시스템에는 2개의 판형 열교환기와 5kW급 팽창기, 다단 펌프가 사용되었으며, 전기 히터를 이용하여 ORC 시스템의 열역학적 성능을 분석하였다. 또한, 실제로 가스엔진과 연동하여 작동 특성을 파악하기 위한 실험을 수행하였다. ORC 시스템에 열량을 공급해주는 2대의 가스엔진을 사용하였다. 열원모사실험 결과, 열원온도 $110^{\circ}C$에서 축동력 5.22kW가 발생, 압력비 7.41, 열효율 9.09%가 계산되어졌으며, 엔진연동실험에서는 고온수 온도 $86^{\circ}C$에서 축동력 2kW가 발생, 이 때의 압력비는 3.75, 열효율 6.45%가 계산되었다.
본 논문은 국내 최초로 독자기술로 개발된 항공기용 연료이송펌프의 기어부를 설계하는 일련의 절차 및 그 결과에 대한 것이다, 기어펌프 방식이 베인펌프 방식에 비하여 전반적 성능이 우월하고, 내부 누설이 소량으로, 연료이송펌프의 설계에 필요사항에 부합하여 이 방식이 선정되었다. 기어 하우징은 흐름을 결정하는 중요한 변수인데, 기어의 외경을 고려하여 적절한 여유공간을 갖도록 설계하였다. 아울러, 모터가 연료이송펌프를 구동하기 위해 필요한 공압 및 축동력 등도 계산하였다.
This paper presents a method for measuring the shaft power of a marine main engine. Usually, in traditional systems for measuring shaft power, a strain gauge is used even though it has several disadvantages. First, it is difficult to set up the strain gauge on the shaft and acquire the correct signal for analysis. Second, it is very expensive and complicated. For these reasons, we investigated alternative approaches for measuring shaft power and proposed a new method that uses a vision-based measurement system. For this study, templates for image processing and CCD cameras were installed at the both ends of the shaft. Then, in order for the cameras to capture the images synchronously, we used a trigger mark and a optical sensor. The position of each template between the first and the second camera images were compared to calculate the torsion angle. The proposed measurement system can be installed more easily than traditional measurement systems and is suitable for any shaft because it does not contact the shaft. With this approach, it is possible to measure the shaft power while a ship is operating.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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