The small hydropower uses hydraulic power to generate electricity, which one of the future energy resources of the power industry. The tubular turbine which uses in the city water pipe lines's differential pressure electricity is produced, this structure is simple, and therefore advantageous. The effects of cavitation that occurs in the turbine is researched, By using CFD we analysed the flow pattern inside the turbine. As a result, we found out to become the performance fall of turbine.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제3권4호
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pp.386-395
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2010
The article is focused in three areas. In the first part there are analyzed the adhesion forces at the liquid and solid surface interface. There are shown the measured values of surface energy for different types of surfaces. The value of surface energy is decisive for determining the extent of the surface wettability by the liquid. The second part points to the possible negative effects of partly wettable surfaces, showing susceptibility to cavitation. The third section describes the practical aspects of surface wettability by the liquid. Under the new boundary conditions bases, expressing the effect of adhesion forces, there are determined the centrifugal pump characteristics.
This research focuses on the development of numerical code to deal with compressible two phase flow around three dimensional objects combined with cavitation model suggested by Weishyy et al. with k-e turbulent model. The cryogenic cavitation is carried out by considering the thermodynamic effect on physical properties of cryogenic fluids in physical point of view and implementing the temperature sensitivity in the energy equation of the government equations in numerical point of view, respectively. The formulation has been extensively validated for both liquid nitrogen and liquid hydrogen by simulating the experiments of Hord on hydrofoils. Then, simulations of cavitating turbopump inducers at their design flow rate are presented. Results over a broad range of Nss numbers extending from single-phase flow conditions through the critical head break down point are discussed. In particular, thermal depression effects arising from cavitation in cryogenic fluids are identified and their impact on the suction performance of the inducer quantified.
세계는 지금 본격적인 에너지 기후시대로 도래했으며 녹색성장을 이끌 강력한 에너지 정책이 선진국가 진입의 초석으로 신재생에너지를 활용하여 미래의 에너지 자원으로 동력화하는 것이 21세기 에너지 수요를 충족시키는 개발 목표가 되고 있다. 최근 신재생에너지 개발의 필요성에 따라 해양에너지가 주목을 받고 있다. 해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 이에 따라 각 해역에 적합한 조류에너지 변환장치의 개발이 매우 필요하다. 본 연구에서는 조류발전용 터빈에 작용하는 유입각, 해저면 효과 및 공동현상 발생에 따른 효율의 변화를 후류유동특성을 통해 파악하였다. 계산 조건하에서 해저면 효과에 의한 효율저하는 크게 나타나지 않았고, 유입각은 10도 이상부터 효율 저하가 나타났고 45도에서는 출력계수가 7 % 낮게 계산되었다. 유입속도가 증가할수록 토크와 출력계수가 증가하였으나, 공동현상이 발생하는 3 m/s이상부터 오히려 출력저하가 나타났다. 또한 유동특성의 고찰을 통해 유입각이 크고 공동현상이 나타날수록 출력감소의 원인이 됨을 확인하였다.
Centrifugal pumps consume considerable amount of energy in various industrial applications. Therefore, improvement of the efficiency of these machines has become a major challenge. Cavitation is a phenomenon which decreases the pump efficiency and even causes structural demage. Hence, the goal of this paper is to investigate the cavitation problem in the single-stage and double-stage centrifugal pumps. The Volume of Fraction (VOF) method has been used for the numerical simulations together with Rayliegh-Plesset model for the gas-liquid two-phase flow inside the pump. In order to capture the turbulent phenomena, the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model has been adopted, and the simulations have been done as unsteady cases. In addition, the motion of the rotating parts has been simulated using Multi Reference Frame(MRF) method. The results are presented and compared in terms of hydraulic head and NPSH for both the single-stage and double-stage pumps. The H-Q curves show the effects of cavitation on decreasing the pumps performances.
The galvanostatic tests for corrosion protection are conducted at various applied current densities during 93,600 sec, and evaluated in terms of the variations in current density with time and in the potential at the applied current density. In addition, the corrosion damage depth is analyzed with 3D analysis optical microscope after galvanostatic tests. In this study, it was investigated to decide condition of the corrosion protection gavalnostatic method for Cu-Al alloy that has an excellent corrosion resistance. In the galvanostatic test under the cavitation environment, the energy was reflected or cancelled out by the collision with the oxygen gas generated by the oxygen reduction action. The surface observation showed neither the cavitation damage nor the electrochemical damage in the current density over 0.01 $A/cm^2$ in the dynamic state under the cavitation environment.
In the cavitation tunnel, the first corner playes role for the flow direction to execute 90-degree turn. So, energy loss is serious, and the cavitation phenomena well occur in the guide vane surface. In this paper, the flow in the first corner was numerically calculated. From the calculation result, cavitation phenomena mainly occurred in the suction side of the last guide vane and vicinity that vane and tunnel wall adjoin each other. And bubbles occurred from all guide vanes if the flow velocity in the test section reaches the any critical value. We could analogize with our experience in the water tunnel that bubbles that occurred in time not vanish, and become miniature in the flow although the pressure recover. So, they circulate with flow in the tunnel, and come into view in the test section. Therefore, first corner must be designed for bubbles not to appear in the test section according to the flow condition like velocity and pressure demanded by the experiment. We analyzed flow in case that the first elbow configuration was redesigned and some of the existing guides vanes were eliminated. And we presented that first elbow can be easely designed for the improvement of tunnel performance through the computational analysis.
Ultrasonic cavitational energy distributions were measured in a large-scale sonoreator. In application of 110 and 170 kHz of ultrasound, the cavitational energy was just detected near the transducer module. However 35 and 72 kHz ultrasound made good distributions from the module to the end of the sonoreactor, Especially, 72 kHz ultrasound application showed most stable and highest cavitational energy value through the whole length. In the comparison between input power and cavitational energy, linear relationships were obtained in 35 and 72 kHz and it was anticipated that these results would be used for the optimization of input power for the design of sonoreactors. And three dimensional energy distribution was depicted through the mapping of cavitaional energy. Average energy in the large-scale sonoreactor was estimated as 62.8 W, which was about 40 % of input power.
슬러지 전처리 방법으로 상용화되어 있는 cavitation을 이용한 방법은 서로 다른 원리, 초음파발생기(sonotrode)와 수리동 역학을 이용하고 있지만 이들 방법의 효율을 비교한 연구는 없었다. 본 연구에서는 이 두 전처리 방법에서 슬러지 가용화 효율, 전처리 후 입경변화, 전처리 전후의 메탄 생성량 변화를 평가하였다. 두 방법에 있어서 단위 에너지 투입량 당 가용화 효율은 유사하였으며, 최대 가용화 효율은 0.18 kWh/L에서 302 mg ${\Delta}SCOD/g$ TS이었다. 전처리 초기에는 슬러지의 floc 해체가 주로 일어났고, 전처리가 진행됨에 따라 1 ${\mu}m$ 이하의 입자가 증가하여 셀이 파괴되는 것을 확인할 수 있었다. BMP 시험 결과 슬러지의 메탄가스 발생량은 전처리 방법별 차이는 없이 최대 24.3%까지 증가하였으나, 투입 에너지에 비례하여 증가하지는 않았다. 비록 두 방법의 에너지 효율을 유사하지만 운영 및 유지비와 향후 에너지효율 개선 잠재력 면에서 볼 때 수리동력학적 원리를 이용하는 방법이 현장 적용에 유리하다고 판단된다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권8호
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pp.1083-1090
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2012
동합금은 내식성이 우수하기 때문에 선박 프로펠러, 펌프 임펠러등 많은 주물재료로 사용되고 있다. 또한 해양구조물 및 대체에너지 산업의 급성장으로 수요가 증가하는 추세이다. 그러나 해수환경에 장시간 노출되어 고속 회전함에 따라 발생되는 침식 및 캐비테이션 손상 때문에 잦은 수리가 요구된다. 이러한 동합금의 내구성을 향상시키기 위해서 표면개질방법의 하나로 워터캐비테이션피닝 기술이 주목받고 있다. 이 기술은 열영향이 없고 환경친화적이며 주물재료에 특히 유용한 기술이다. 따라서 본 연구에서는 주물재료인 동합금을 증류수 중에서 워터캐비테이션피닝을 다양한 시간 변수로 실시하였고, 이후 이 재료를 해수중에서 전기화학적 방법을 통해 개질된 표면의 내식성을 평가하였다. 그 결과 재료의 내구성도 향상되며, 내식성도 우수하게 나타난 조건은 2분동안 워터캐비테이션피닝을 실시한 경우였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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