• 한국습지학회지
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• 제24권3호
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• pp.196-203
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• 2022

본 논문은 자유수면에서 마이크로 중력식 와류 수차의 성능에 블레이드 상대위치 변화의 영향을 이해하는 것이다. 일정한 와류 유동에서 자유수면 아래 상대 와류 수심비(y/h_v)의 범위 0 ~ 0.778 지점에 설치된 블레이드의 위치 변화에 따른 마이크로 와류 수차의 회전수, 전압 및 전류를 측정하였다. 유량은 0.0063 ~ 0.00662 m³/s 범위이다. 실험 결과는 유입되는 유속과 난류강도의 분포가 변하기 때문에 블레이드의 상대위치가 마이크로 와류 수차의 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 와류 수차에서 발생하는 에너지의 최대량은 상대 와류 수심비 0.111 ~ 0.222 지점에서 발생했다. 상대 와류 수심비 0.111 지점의 출력은 자유수면 아래 상대 와류 수심비 0.588 지점보다 약 2.4배 더 크게 나타난다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제5권4호
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• pp.174-179
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• 2012

A numerical study to investigate the effect of intake vortex occurrence on the performance of an axial hydraulic turbine for generating tidal power energy in Sihwa-lake tidal power plant, Korea, is performed. Numerical analysis of the flow through an sxial hydraulic turbine is carried out by solving three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes dquations with the shear stress transport turbulence model. In the real turbine operation, the vortex flows are occurred in both the side corners around the intake of an axial hydraulic turbine due to the interaction between the inflow angle of water and intake structure. To analyze these vortex phenomena and to evaluate their impacts on the turbine performance, the internal flow fields of the axial hydraulic turbines with the different inflow angles are compared with their performances. As the results of numerical analysis, the vortex flows do not directly affect the turbine performance.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제7권2호
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• pp.68-79
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• 2014

The type of turbine developed is based on the very low head of water potential source for the electric power production. The area of research is focused for the axial water turbine that can be applied at the simple site open channel with has a very low cost and environmental impact compared to the conventional hydro installation. High efficiency of axial turbine which applied to the very low potential head will made this type of turbine can be used at wider potential site. Existing irrigation weir and river area will be the perfect site for this turbine. This paper will compare the effects of the variation of swirl velocity criterion during the design of the blade of guide vane and rotor of the turbine. Effects of the swirl velocity criterion is wider known as a vortex conditions (free vortex, force vortex and swirl velocity constant), and the free vortex is the very popular condition that applied by most of turbine designer, therefore will be interesting to do a comparison against other criterion. ANSYS Fluent will be used for simulation and to determine the predictive performance obtained by each of design criteria.

• 한국습지학회지
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• 제25권3호
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• pp.176-183
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• 2023

본 연구는 자유수면 아래 원통형 와류발생부에서 와류 수차 성능에 대한 블레이드 수가 미치는 영향을 이해하는 것이다. 동일한 블레이드 형상을 사용하여 상대 와류 수심비(y/h_v) 0.065 ~ 0.417 범위에 설치된 2개, 3개, 4개, 5개 및 6개의 블레이드로 마이크로 와류 수차의 성능을 실험하였다. 연구 결과로서 블레이드 수가 증가함에 따라 회전수, 전압, 전류 및 출력이 유속 0.7 m/s 이하일 때 상대 와류 수심비 0.065와 0.111 지점에서 증가한다. 5개 블레이드 수차의 평균 출력은 다른 블레이드 수보다 높게 나타난다. 오리피스 근처에 설치된 직경 130 mm인 4개의 블레이드 수차의 성능이 와류발생부에서 동일한 수의 직경 220 mm인 블레이드 수차보다 높다.

• 한국습지학회지
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• 제23권3호
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• pp.234-241
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• 2021

본 논문은 자유수면을 갖는 와류수차의 성능에 풀리의 영향을 이해하는 것이다. 실험은 개수로 유입구 유량 0.0069 ~ 0.0077 m³/s 범위에서 물리적 인자(와류높이, 유속, 유효낙차 등)에 따른 수차의 회전수, 전압 및 전류를 측정해 분석하였다. 실험결과에 따르면 와류수차의 전압, 전류 및 회전수는 블레이드 형태와 상관없이 풀리비가 증가할 경우 감소하였다. 직선형 블레이드와 비틀린 블레이드의 효율은 풀리비 0.45 지점에서 52 %인 반면 소형 비틀린 블레이드의 효율은 풀리비 0.21 지점에서 54 %이다. 와류수차의 최대 발전량은 풀리비 0.5 지점 내에서 발생했다. 와류수차의 효율은 풀리비에 따라 0.2 ~ 58 % 범위에서 관찰되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.203-210
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• 2014

본 연구는 Weis-Fogh형 수차의 유체역학적 특성을 개선 와법으로 수치계산한 것이다. 날개(NACA0010에어포일)와 양쪽 수로 벽은 소스(Source) 및 볼텍스 판넬로 근사하였고, 자유 볼텍스는 각 물체 전체표면에서 도입하였다. 타임스텝마다 날개를 이동시켜가며 본 수차의 유동장 즉 비정상 속도장과 압력장을 계산하였다. 계산변수로는 주요 설계인자인 날개 뒷전에서 날개 축까지의 거리, 수로 폭 및 최대 열림각으로 하였다. 본 수차의 1매의 날개에 대한 최대 효율 및 출력계수는 속도비 U/V=2.0에서 각각 26% 및 0.4였다. 본 수차의 유동장은 날개가 수로 내에서 비정상적으로 움직이기 때문에 매우 복잡하다. 그러나 개선 와법을 이용하여 명확하게 계산할 수 있었다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제2권4호
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• pp.418-425
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• 2009

A vertical bulb turbine unit with elbow type draft tube has been developed due to avoidance of complicated assembling and long standstill period at overhaul in comparison with conventional horizontal bulb turbine unit. Before designing the prototype vertical bulb unit, a hydrographic model test was carried out to establish the ideal design concept for this innovative generating unit. Froude similarity is not available for vortex occurrence. Consequently, an intake structure without air entraining vortices under all the flow conditions is developed, and it is confirmed that the surge wave at load rejection is not affected harmful influence for other constructions.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권11호
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• pp.709-717
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• 2017

연구는 직렬 2단 Weis-Fogh형 수차모델을 제안하고, 이 수차모델의 유체역학적 특성을 개선 와법으로 수치계산한 것이다. 기본조건 및 각 날개의 움직임은 이전에 저자가 제안한 단단 수차모델에서와 같게 했다. 두 날개(NACA0010 airfoils) 및 양쪽 수로벽은 소스 및 볼텍스 판넬로 근사하였고, 자유볼텍스는 각 물체 표면 전체에서 도입하였다. 계산변수로는 앞날개와 뒷날개의 날개 축 사이의 거리 및 두 날개 운동의 위상차 즉 동위상과 역위상으로 했다. 각 경우에 대해 비정상 유동장 및 압력장 그리고 두 날개에 작용하는 힘의 계수 및 효율을 계산하였고, 이 수차모델의 유체역학적 특성을 논의하였다.

• 한국습지학회지
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• 제26권3호
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• pp.236-244
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• 2024

본 논문은 자유수면을 갖는 2단 와류 수차의 성능에 관한 연구이다. 2단 러너의 성능은 원통형 와류발생부에서 유량변화와 러너의 위치 변화에 따라 실험하였다. 실험결과로서 토크, 전압, 전류 및 회전 속도 등의 성능 매개변수는 유량이 증가함에 따라 증가하였다. 러너 수심비는 2단 와류 수차의 성능에 중요한 영향을 미친다. 2단 러너에 의해 생성된 가장 높은 발전량은 오리피스 근처의 러너 수심비 0.054~0.162 범위에서 발생하였다. 2단 러너의 출력은 단일 러너보다 더 많은 와류와 블레이드 접촉 면적으로 인해 7.2~7.7 L/s의 유량 범위에서 높았다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제8권3호
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• pp.202-208
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• 2015

For a prototype turbine operating under part load conditions, the turbine output is fluctuating strongly, leading to the power station incapable of connecting to the grid. The field test of the prototype turbine shows that the main reason is the resonance between the draft tube vortex frequency and the generator natural vibration frequency. In order to reduce the fluctuation of power output, different measures including the air admission, water admission and adding flow deflectors in the draft tube are put forward. CFD method is adopted to simulate the three-dimensional unsteady flow in the Francis turbine, to calculate pressure fluctuations in draft tube under three schemes and to compare with the field test result of the prototype turbine. Calculation results show that all the three measures can reduce the pressure pulsation amplitude in the draft tube. The method of water supply and adding flow deflector both can effectively change the frequency and avoid resonance, thus solving the output fluctuation problem. However, the method of air admission could not change the pressure fluctuation frequency.