• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.884-890
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• 2007

10 kW급 수평축 풍력 터빈의 로터를 개발하기 위해 블레이드의 공력 설계 절차를 체계적으로 연구하고 실행하였다. 운동량 이론과 깃 요소법에 근거한 역 설계 방법을 확립하고, 이를 이용하여 주어진 공력 분포에 따른 근사 최적 형상을 설계하였다. 설계된 형상은 공군사관학교의 풍동에서 검증되었고, 본 설계를 통하여 실제로 제작된 로터로부터 실측 데이터를 취득하여 비교하였다. 본 연구를 통하여 저자들은 풍력 터빈 블레이드의 설계 방법에 대한 체계적 기술을 축적하고, 나아가 같은 방법을 중대형 시스템으로 확장하기 위한 기술적 노하우를 취득하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.1181-1190
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• 2023

Hydraulic performance and flow resistance tests were performed to confirm the main parameters of the hydraulic instrumentation that can affect the pump performance of the reactor coolant pump. The flow resistance test offers important experimental data, which are necessary to predict the behavior of the primary coolant when the circulation of the reactor coolant pump is stopped. Moreover, the shape of the hydraulic section of the pump, which was considered in the test, was prepared to compare the mixed-flow- and axial-flow-type models, the difference in the number of blades of the impeller and diffuser, the difference in the shape of the impeller blade and its thickness, and the effect of coating at the suction bell. Additionally, five models of the hydraulic part were manufactured for the experiments. In this study, the differences in performance owing to the design factors were confirmed through the experimental results.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권7호
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• pp.2491-2509
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• 2022

As an important device in the nuclear island, the nuclear coolant pump can continuously provide power for medium circulation. The vane is one of the stationary parts in the nuclear coolant pump, which is installed between the impeller and the casing. The shape of the vane plays a significant role in the pump's overall performance and stability which are the important indicators during the safety serve process. Hence, the bionic concept is firstly applied into the design process of the vane to improve the performance of the nuclear coolant pump. Taking the scaled high-performance hydraulic model (on a scale of 1:2.5) of the coolant pump as the reference, a united bionic design approach is proposed for the unique structure of the guide vane of the nuclear coolant pump. Then, a new optimization design platform is established to output the optimal bionic vane. Finally, the comparative results and the corresponding mechanism are analyzed. The conclusions can be gotten as: (1) four parameters are introduced to configure the shape of the bionic blade, the significance of each parameter is herein demonstrated; (2) the optimal bionic vane is successfully obtained by the optimization design platform, the efficiency performance and the head performance of which can be improved by 1.6% and 1.27% respectively; (3) when compared to the original vane, the optimized bionic vane can improve the inner flow characteristics, namely, it can reduce the flow loss and decrease the pressure pulsation amplitude; (4) through the mechanism analysis, it can be found out that the bionic structure can induce the spanwise velocity and the vortices, which can reduce drag and suppress the boundary layer separation.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2002년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.439-443
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• 2002

In this study, three-dimensional incompressible viscous flow analysis and optimization using response surface method are presented for the design of a jet fan. Steady, incompressible, three-dimensional Reynolds averaged Wavier-Stokes equations are used as governing equations, and standard k-$\epsilon$ turbulence model is chosen as a turbulence model. Governing equations are discretized using finite volume method. Sweep angles and maximum thickness of blade are used as design variables for the shape optimization of the impeller in response surface method. The experimental points which are needed to construct response surface are obtained from the D-optimal design and Full Factorial design and relations between design variables and response surface are examined.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.9-17
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• 2005

헬리콥터 초기 설계 단계에서는 형상 변화에 따른 공력 성능 변화를 예측하여 최적의 형상을 결정한다. 덮개꼬리로터에서는 공력성능 개선을 위해 블레이드와 덮개사이의 끝단간극, 블레이드 평면형, 그리고 블레이드 배치의 최적화가 필요하다. 본 연구에서는 비정렬 격자에 기초한 비점성 압축성 로터 유동 해석 코드를 이용하여 설계 초기 기본형상의 덮개꼬리로터에 대해 끝단간극, 블레이드 평면형, 그리고 블레이드 배치 등의 형상변화에 따른 공력 성능을 예측하고 그 특성을 파악하였다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.139-142
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• 2007

This study focuses on the manufacturing process of a magnesium alloy impeller used for the fuel cell car using the hot forging technology. The impeller has the very complicated shape with sharply curved blade and thus generally produced by mechanical machining or casting process. However, since these technologies give the high manufacturing cost or poor mechanical properties, the forging technology is required to make the high-quality impeller with the lower manufacturing cost. In order for production of the impeller by forging technology, the parametric studies using finite element analyses were carried out to find the optimal perform shape of impeller made of magnesium alloy AZ 31 and finally die design was proposed based on the simulation results.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.693-702
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• 2015

본 논문은 NACA 익형의 블레이드를 가지는 다리우스 수직축 풍력발전기(VAWT)의 성능특성에 대한 연구이다. 다양한 설계변수를 이용한 다리우스 VAWT 의 최적 형상을 예측하기 위해서 블레이드 근처에서 나타나는 공력특성 및 박리유동, 유동과 블레이드 간의 상호작용, 이로 인해 유도되는 토크 및 출력특성 등을 분석하였다. 블레이드의 최적 형상 설계 및 주변 유동과의 상호작용 특성을 보기 위하여 다양한 인자들 (즉, 코드길이, 로터직경, 피치각, 블레이드의 두께비 및 비틀림각 등)을 고려하였다. 본 연구에서 연구결과로는 TSR 가 낮은 영역에서는 솔리디티가 큰 로터가 높은 출력계수를 가지는 반면, TSR 이 높은 영역에서는 솔리디티가 작은 로터가 높은 출력계수를 가진다. 블레이드의 익형이 안쪽으로 향하는 피치각은 $-2^{\circ}$와 비틀림각이 $0^{\circ}$ 일 때, 다리우스형 VAWT 가 최대 출력을 발생하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.547-556
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• 2014

본 논문에서는 15,000 마력급 원심식 압축기 임펠러 블레이드에 대한 단방향 유체-구조 연성해석 및 응답표면법을 이용한 형상최적설계를 제시하였다. 임펠러 블레이드의 형상은 공력 성능에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 유체의 압력과 원심력에 의한 임펠러의 구조적 안전성에도 큰 영향을 미치므로 유체-구조 연성해석을 함께 고려한 형상최적설계가 필요한 분야이다. 본 논문에서 유체-구조 연성해석의 유체영역과 구조영역을 ANSYS CFX와 Mechanical을 사용하여 각각 해석하였다. 실험계획법을 기반으로 유체 및 구조해석 결과에 대한 응답표면을 생성하여 구조적 안전성 및 압축비를 제한조건으로 하고 임펠러의 효율을 최대화하는 임펠러 블레이드의 형상최적설계를 수행하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1065-1072
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• 2014

본 연구에서는 양흡입 원심블로어의 성능향상을 위하여 임펠러 스플리터의 형상 최적화 연구를 수행하였다. 두 개의 스플리터 형상 설계 변수(스플리터 코드 및 피치)를 선정하여 블로어 성능 및 내부 유동장 특성을 평가하였다. 수치해석에 의한 블로어 성능은 설계유량 조건에서 실험결과와 최대 4 % 이내로 잘 일치하였다. 스플리터 형상 최적화를 통하여 설계조건에서의 블로어 효율 및 압력은 기준 블로어 보다 3.65 % 및 1.14 % 각각 향상되었다. 스플리터 최적설계로 임펠러 날개 부압면의 유동박리를 억제시켜 익간 저속 유동에 의한 압력손실을 줄임으로써 블로어 전체의 성능이 향상되었다. 익간 내부유동 균일화는 임펠러 출구속도 분포에도 영향을 주어 볼류트케이싱 출구압력도 향상되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권6호
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• pp.416-423
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• 2023

Recently, the design point of the propeller is gradually changing due to the demand for energy saving and environmental protection. Until recently, self-propulsion model tests were conducted using stock propellers and geometry information was provided to propeller designers, but the range of existing stock propellers did not keep up with the changing design points, and the range of series propellers required in the initial design was also insufficient. Future propeller performance requires high performance and eco-friendliness, and the need for expansion of series propellers has increased. In order to respond to future needs and provide a wide range of advantages in propeller design, KRISO manufactures about 100 series propellers and builds series data through a model tests. In this paper, the approach method for deriving the representative optimal shape to be applied to the 4-blade series propeller in the initial stage of series propeller development was summarized.