• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.433-436
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• 2010

본 논문에서는 막냉각홀이 설치된 동익 표면에서의 열/물질전달 특성을 나프탈렌 승화법들 이용해 고찰하였다. 실험에는 저속 환형풍동이 이용되었으며, 풍동 내에는 16개의 동익으로 구성된 터빈단이 설치되어 있다. 동익의 선단부에는 막냉각을 위한 홀이 3열로 배치되어 있으며, 막냉각유체의 분사비를 1.0에서 2.0으로 조절하며 국소 열/물질전달계수를 측정하였다. 전반적인 열/물질전달 계수는 분사비가 높아짐에 따라 증가하며, 박리기포에 의해 압력면에 형성된 낮은 열/물질전달 계수를 갖는 영역은 분사비의 증가와 함께 사라진다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.12-21
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• 2010

본 논문에서는 부분적인 지면효과 하에서의 단일로터 블레이드에 대한 제자리 비행 성능 특성을 확인하였다. 이를 위해 소형 로터 블레이드 회전 시험장치와 이동식 바닥면을 이용하여 고정된 회전속도에서 콜렉티브 피치각을 변화시키면서 추력과 토크를 측정하였다. 로터면과 지면이 겹치는 거리를 d, 로터의 직경을 D라 하면 지면효과가 없을 때부터 d/D가 0.25일 때까지는 지면효과가 로터의 성능에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다. 로터 깃의 개수가 4개일 때 지면 효과의 영향을 더 크게 받아 2개일 때보다 추력이 증가하고 동력이 감소하였다. 또한 피치각이 작을수록 지면효과로 인하여 추력이 증가하는 경향을 보였다. 이와 같은 실험 결과를 바탕으로 로터 깃의 개수와 부분적인 지면 효과를 고려한 새로운 경험식을 도출하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.170-177
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• 2013

본 연구는 200 W급 자이로밀형 소형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상설계 및 유동해석에 의한 성능 검토에 관한 내용을 정리한 것이다. 2차원 형상의 로터 블레이드에 대하여 단일유관이론을 적용하여 설계하였으며, 설계 결과에 대해서 2차원 수치유동해석을 수행하여 해석결과의 검토로부터 3차원 로터 블레이드 기본 형상을 결정하고, 3차원 수치유동해석을 통하여 풍력터빈 로터 블레이드의 형상 결정 및 성능 검토를 하였다. 본 연구의 결과로부터 상대적 저풍속에서 200 W급 자이로밀형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상을 도출하였고, 수치유동해석으로부터 정격출력 200 W를 확보할 수 있음을 확인하여, 본 연구에서 적용한 설계법의 타당성을 확보하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권9호
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• pp.1292-1301
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• 2002

An experimental study of turbine performance is conducted with various incidence angles on a rotating turbine rotor. 5 different incidence angles are applied from -17$^{\circ}$to 13$^{\circ}$with 7.5$^{\circ}$gaps. In order to precisely set up the incidence angles at the rotor inlet, 5 turbine discs are manufactured with the different fir tree section. Total-to-total efficiencies are obtained on the several off-design points with considering the exit total pressure, which is meas fred at 12 locations between the hub and casing using a pressure rake. The degree of reaction is 0.373 at the mean radius, and Reynolds number based on the rotor chord is 0.86$\times$10$^{5}$ at the turbine inlet on the design point experiment. The experiment on a single-stage turbine is conducted at the low-pressure and low-speed state, but it is sufficient to consider the blade loading effect due to the rotating apparatus even though the total pressure loss at the exit is increased proportionally to the turbine output power. The experimental results recommend 6$^{\circ}$as an optimum incidence angle on the turbine blade design. The total-to-total efficiency is steeply decreased when the incidence angle is over $\pm$9$^{\circ}$ from the optimum incidence angle. In the range of less than -10$^{\circ}$incidence angle, 7.5$^{\circ}$ reduction of incidence angle generates 15% decrease of total-to-total efficiency. This result is obtained on the same rotor blade by changing only the rotational speed to minimize the effect of profile and secondary flow loss in the passage. Experimental results show that the change rate of total-to-total efficiency according to the incidence angle change is unchanged although the turbine operates at the off-design condition.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.229-240
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• 1991

본 연구에서 사용한 이론과 제시된 방법의 타당성을 검토하기 위하여 익열 간 극이 무한대인 단일 익형 주위의 유동장을, 최근에 개발된 계산방법인 Lambda방법을 사용한 Dadone의 해석결과와 비교하였고, 범용의 압축기 익형인 NACA65게열 익열 유동 에 대한 Herrig의 실험값, 그리고 미분해석에 의한 점성-비점성 상호작용 방법을 사용 한 Hansen의 계산값고, 이들 조건과 동일한 상태에서 본 연구에서 제시한 방법으로 계 산한 결과와 만족할 만한 일치를 얻었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권5호
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• pp.549-554
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• 2011

최근 고온부품의 기술발전으로 고효율 가스터빈 발전설비들이 운전되고 있으나 국내의 가스터빈설비는 일일 기동정지를 반복 운전하므로써 열싸이클에 의한 블레이드와 베인의 재료물성은 급격히 나빠지고 있다. 현재 가스터빈 부품 교체와 정비는 제작사에 의존하고 있는 실정으로 이에 본 연구에서 독자적인 교체 및 정비 관리 기준을 위해 수명평가와 손상분석의 기초자료로 활용하고자 실제 운전된 가스터빈 고압 1단 블레이드와 베인의 사용시간별 손상거동을 분석하였다. 사용재의 블레이드는 등가운전시간(EOH)이 23,686, 27,909 및 52,859 이고 베인은 28,714 및 52,859 으로 운전시간이 증가함에 따라 ${\gamma}$'의 크기는 증가하고 형상은 구형 또는 판상으로 변형되었다. 블레이드는 leading edge영역, 베인은 center영역에서 가장 큰 미세조직의 열화가 관찰되었으며 이는 경도의 감소경향과 일치하였다. 열차폐 코팅층내 bond코팅층에서는 운전시간이 증가함에 따라 표면산화층의 두께가 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권11호
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• pp.3620-3629
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• 1996

In the free molecular flow range, the pumping performance of a turbomolecular pump has been predicted by calculation of the transmission probability which employs the integral method and the test particle Monte-Carlo method. Also, new approximate method combining the double stage solutions, so called double-approximation, is presented here. The calculated values of transmission probability for the single stage agree quantitatively with the previous known numerical results. For a six-stage pump, the Monte-Carlo method is employed to calculate the overall transmission probability for the entire set of blade rows. When the results of the approximate method combining the single stage solutions are compared with those of the Monte-Carlo method at dimensionless blade velocity ratio C=0.4, the previous known approximate method overestimates as much as 34% than does the Monte-Carlo method. But, the new approximate method gives more accurate results, whose relative error is 10% compared to the Monte-Carlo method, than does the previous approximate method.

• 한국해양공학회지
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• 제29권3호
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• pp.255-262
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• 2015

The present study developed a numerical simulation tool for the coupled dynamic analysis of multiple turbines on a single floater (or Multiple Unit Floating Offshore Wind Turbine (MUFOWT)) in the time domain, considering the multiple-turbine aero-blade-tower dynamics and control, mooring dynamics, and platform motions. The numerical tool developed in this study was designed based on and extended from the single-turbine analysis tool FAST to make it suitable for multiple turbines. For the hydrodynamic loadings of floating platform and mooring-line dynamics, the CHARM3D program developed by the authors was incorporated. Thus, the coupled dynamic behavior of a floating base with multiple turbines and mooring lines can be simulated in the time domain. To investigate the effect of asymmetric aerodynamic loading on the global performance and mooring line tensions of the MUFOWT, one turbine failure case with a fully feathered blade pitch angle was simulated and checked. The aerodynamic interference between adjacent turbines, including the wake effect, was not considered in this study to more clearly demonstrate the influence of the asymmetric aerodynamic loading on the MUFOWT. The analysis shows that the unbalanced aerodynamic loading from one turbine in MUFOWT may induce appreciable changes in the performance of the floating platform and mooring system.

• Ocean Systems Engineering
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• 제9권2호
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• pp.111-133
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• 2019

Flow through a scaled horizontal axis marine current turbine was numerically simulated after validation and the turbine design was optimized. The computational fluid dynamics (CFD) code Ansys-CFX 16.1 for numerical modeling, an in-house blade element momentum (BEM) code for analytical modeling and an in-house surrogate-based optimization (SBO) code were used to find an optimal turbine design. The blade-pitch angle (${\theta}$) and the number of rotor blades (NR) were taken as design variables. A single objective optimization approach was utilized in the present work. The defined objective function was the turbine's power coefficient ($C_P$). A $3{\times}3$ full-factorial sampling technique was used to define the sample space. This sampling technique gave different turbine designs, which were further evaluated for the objective function by solving the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations (RANS). Finally, the SBO technique with search algorithm produced an optimal design. It is found that the optimal design has improved the objective function by 26.5%. This article presents the solution approach, analysis of the turbine flow field and the predictability of various surrogate based techniques.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.166.1-166.1
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• 2011

The rotor design is fundamental to the performance and dynamic response of the Counter-rotating marine tidal current turbine. The wind industry has seen significant advancement single rotor blade technology, offering considerable knowledge and making it easy to transfer to tidal stream energy converters. In this paper, 3D flow and performance an alysis on a 100 kW counter-rotating marine current turbine blade was carried out by using the 3-D Navier-Stokes commercial solver(ANSYS CFX-11.0) to provide more efficient design techniques to design engineers. The front and rear rotor diameter is 8m and the rotating speed is 24.72rpm. Hexahedral meshing was generated by ICEM-CFD to achieve better quality of results. The rated power and its approaching stream velocity for design are 100 kW and 2 m/s respectively. The pressure distribution on the blade's suction side tells us that the pressure becomes low at the leading edge of the airfoil as it moves from the hub to the tip.