• 한국해양공학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
• /
• pp.80-90
• /
• 2006

The influence of waves on the dynamic properties of bending moments at the root of blades of tidal stream vertical axis rotors is reported. Blade theory for wind turbine is combined with linear wave theory and used to analyse this influence. Experiments were carried out to validate the simulation and the comparison shows the usefulness of the theory in predicting the bending moments. The mathematical model is then used to study the importance of waves for the fatigue design of the blade-hub connection.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.241-248
• /
• 2010

본 논문은 조류발전을 위하여 가장 보편적으로 사용되는 수직축 조류발전 터빈의 하나인 다리우스 터빈의 효율에 미치는 다양한 설계변수의 영향을 살펴보기 위하여 수행하였다. 날개 수, 코드 길이, 피치 및 캠버를 설계변수로 채택하였으며, 2차원 및 3차원 비정상 난류유동해석을 위하여 FLUENT의 RANS방정식과 k-e 난류모델을, 격자계 모델링을 위하여 GAMBIT을 이용하였다. 기본적인 수치해석방법은 정현주 등(2009)을 참조하였다. 설계변수 변경에 따른 방대한 계산 량을 감안하여 수치해석의 신뢰도가 허락하는 범위에서 대부분 2차원 해석으로 결과를 도출하였다. 본 연구에서 제시한 설계변수의 최적화를 통하여 기준모형보다 월등한 성능을 보이는 고효율 수직축 터빈 모델을 제시할 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.114-120
• /
• 2011

조류발전용 다리우스 터빈의 변형된 형태인 헬리컬 터빈의 설계 인자 변화에 따른 성능을 수치해석으로 살펴보았다. 헬리컬 터빈은 수직축 다리우스 터빈을 회전축을 중심으로 상부와 하부를 비틀리게 함으로써 다리우스 터빈의 일반적인 취약점인 초기구동불량과 진동문제를 개선하기 위해 고안된 형태이다. 본 논문에서는 헬리컬 터빈의 비틀림각(Twisting Angle)과 직경대비 높이를 변화시키며 수치해석을 수행하였고, 결과를 바탕으로 최적의 구조를 제안하였다. 3차원 비정상 난류유동해석을 위하여 FLUENT의 RANS방정식과 k-${\omega}$ SST 난류모델을, 격자계 모델링을 위하여 GAMBIT을 이용하였다. 헬리컬 터빈은 적절한 비틀림각에서 양호한 발전효율을 보장하면서 진동을 유발하는 회전력 변화의 진폭을 최소화 할 수 있음을 확인하였고, 효율의 최대가 확보되는 터빈의 최소 높이를 발견하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
• /
• pp.63-67
• /
• 2007

The high pressure turbopump carries out supplying the oxidizer in the liquid propulsion rocket in the combustion chamber. Because an LRE requires a very short starting time , the turbine at the turbopump experiences high torque that was produced by the high pressure and the high temperature. The purpose of this study is to evaluate a turbine blade surface temperature profiles at initial starting 0 ${\sim}$ 0.5 sec. Using $Fine^{Tm}$/turbo, three dimensional Baldwin-Lomax turbulence models are used for numerically analysis. The turbine is composed of 108 blades total, but only 7 rotors were considered because of periodic symmetry effect. Because of interaction with a bow shock on the suction surface, the boundary layer separates from suction surface at inner area of turbine blade. The averaged temperature of the turbine blade tip at 1000 rpm is higher than that of 9000 rpm. Especially at 1000 ${\sim}$ 9000 rpm, temperatures increases on the hub side of the turbine blade tip. Moreover at 9000 rpm, the temperatures from the hub to the shroud of the blade tip increase as well.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제13권3호
• /
• pp.490-499
• /
• 1989

본 연구에서의 CO$_{2}$ 프로세스는 1차 루프인 원자로에서 유도되는 나트륨 과 2차 루프인 CO$_{2}$ 가스터빈 사이클로 구성하였고, CO$_{2}$ 임계점 부근에서 압축을 행하였다. 또한 최적의 사이클을 결정하기 위해 h-s 선도와 이에 대한 열역 학적, 칼로리로 유도하였다. 그리고 최적화를 위해 출력을 각각 300,600, 1000MWe로 선택하였고, 터빈 입구압은 150-350bar의 범위로 선택하였으며 이들로부터 열효율에 영향을 주는 각 설계변수의 특성을 연구 분석하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.61-70
• /
• 2013

조류발전용 수직축터빈(VAT)의 3차원적인 유체동력학적 성능을 효과적으로 예측할 수 있는 연구를 진행하였다. 수치해석은 2차원과 3차원으로 수행하였으며 이를 통해 물리적 유동현상의 차이를 파악하였다. 3차원 효과는 주로 날개 끝단에서 발생하는 날개끝 보오텍스가 주된 원인으로서, 이로 인해 터빈 날개가 내어주는 양력이 손실되고 회전하는 터빈은 토크가 감소하였다. 이러한 현상은 본 연구에서 채택한 통상적인 수직축 터빈의 스팬-직경비 범위에서 상당한 수준으로 나타남을 확인하였다. 본 연구에서는 대상 터빈을 선정하고 2차원으로 성능해석 후 3차원 효과를 보정하는 비교적 간단하고 효과적인 방법을 제안하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제4권3호
• /
• pp.241-255
• /
• 2012

Three types of 100 kW-class tidal stream turbines are proposed and their performance is studied both numerically and experimentally. Following a wind turbine design procedure, a base blade is derived and two additional blades are newly designed focusing more on efficiency and cavitation. For the three designed turbines, a CFD is performed by using FLUENT. The calculations predict that the newly designed turbines perform better than the base turbine and the tip vortex can be reduced with additional efficiency increase by adopting a tip rake. The performance of the turbines is tested in a towing tank with 700 mm models. The scale problem is carefully investigated and the measurements are compared with the CFD results. All the prediction from the CFD is supported by the model experiment with some quantitative discrepancy. The maximum efficiencies are 0.49 (CFD) and 0.45 (experiment) at TSR 5.17 for the turbine with a tip rake.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제34권2호
• /
• pp.98-106
• /
• 2014

The effect of wake on the performance and load of a downstream wind turbine on a floating platform is investigated with a computer simulation in this study. The floating platform consists of a square platform having a dimension of $200m{\times}200m$ with four 2 MW wind turbines installed. For the simulation, only two wind turbines in series with the wind direction were considered and the floating platform was assumed to be stationary due to its large size. Also, a commercial program based on multi-body dynamics and eddy viscosity wake model was used. It was found from simulation that the power from the downstream wind turbine could be reduced by more than 50% of the power from the upstream wind turbine. However, due to the increase in the turbulence intensity, the power is greater but more fluctuating than the power produced by a wind turbine experiencing the same wind speed without wake. Also, it was found that the load of the down stream wind turbine be comes lower than the load of the upstream wind turbine but higher than the load of a wind turbine experiencing the same wind speed without wake.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
• /
• pp.392-397
• /
• 2001

A numerical study is performed to investigate the interaction between subsonic axial turbine blade boundary layer and periodically oncoming rotor induced wakes. An implicit scheme for solving the compressible Navier-Stokes equation is developed, which adopts a 4th-order compact difference for spatial discretiztion, a 2nd order Crank-Nicolson scheme for temporal discretization and the dynamic eddy viscosity model as the subgrid scale model. The efficiency and the accuracy of the proposed method are verified by applying to some benchmark problems such as laminar cylinder flow, laminar airfoil cascade flow and a transitional flat plate boundary layer flow. Computational results show good agreements with previous experimental and numerical results. Finally, flow through a stator cascade is simulated at $Re = 7.5{\times}10^5$ without free-stream turbulence intensity. The velocity fields and skin friction coefficients in the transitional region show similar trends with previous boundary layer natural transition.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
• /
• pp.42-47
• /
• 2001

The heat (mass) transfer characteristics on the blade surface of a first-stage turbine rotor cascade for power generation has been investigated by employing the naphthalene sublimation technique. A four-axis profile measurement system is successfully developed for the measurements of the local heat (mass) transfer coefficient on the curved blade surface. The experiment is carried out at the free-stream Reynolds number and turbulence intensity of $2.09\times10^5$ and 1.2%. The results on the blade surfaces show that the local heat (mass) transfer on the suction surface is strongly influenced by the endwall vortices, but that on the pressure surface shows a nearly two-dimensional nature. The pressure surface has a more uniform distribution of heat load than the suction one.