• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.326-333
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• 2013

This paper presents the performance enhancement of a double-inlet centrifugal blower by the shape optimization of an inlet duct. Two design variables, a length of anti circulation vane and an angles of inlet guide, are introduced to improve the inlet flow uniformity leading to the blower performance. Three-dimensional Navier-Stokes equations are used to analyze the blower performance and the internal flow of the blower. From the shape optimization of the inlet duct of the double-inlet centrifugal blower, the optimal positions of each design variable are determined. Throughout the analysis of sensitivity, it is found that the angle of the inlet guide is more effective than the length of the anti-circulation vane to increase flow uniformity at the outlet of the duct. Efficiency and pressure for the optimal inlet duct shape are successfully increased up to 3.55% and 3.2% compared to those of reference blower at the design flow condition, respectively. Detailed flow field inside the blower is also analyzed and compared.

• 설비공학논문집
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• 제23권8호
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• pp.543-548
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• 2011

New concept of wind energy conversion system is proposed to increase the energy density at a given working space. The quality of wind for wind power generation is depend on its direction and speed. However, the quality is not good on land because wind direction is changeable all the time and the speed as well. The most popularly operated wind turbine system is an axial-flow free turbine. But its conversion efficiency is less than 30% and even less than 20% considering the operating time. In this research, a cross-flow type wind turbine system is proposed with a convergent-divergent duct system to accelerate the low speed wind at the inlet of the wind turbine. Inlet guide vane is also introduced to the wind turbine system to have continuous power generation under the change of wind direction. In here, the availability of wind energy generation is evaluated with the change of the size of the inlet guide vane and the optimum geometry of the turbine impeller blade was found for the innovative wind power generation system.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권10호
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• pp.2183-2195
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• 2020

A mathematical model for the flowrate and rotation speed of RCP during idling was established. The numerical calculation method and dimensionless method were used to analyze the flow, head, torque and pressure and speed changes under idle conditions. Regularity, using the Q criterion vortex identification judgment method combined with surface flow spectrum morphology analysis to diagnose the vortex dynamic characteristics on RCP blade. On impeller blade, there is two oscillations in the pressure ratio on pressure surface in blade outlet region. The velocity on the suction surface is two times more oscillating than the inlet of blade, and there is an intersection with the velocity ratio curve on pressure surface. On blade of guide vane, the pressure ratio increases along the inlet to outlet direction, and the speed ratio decreases with the increase of idle time. There is a vortex that rotates counterclockwise on the suction surface, and the streamline on the suction surface of blade is subjected to the entrainment and blocking action of the vortex creates a large reverse flow in the main flow region. There are two vortices at the outlet of guide vane suction side and the vortices are in opposite directions.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권3호
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• pp.225-232
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• 2017

런너, 흡출관 등 양수발전소 수차 부속기기들에 캐비테이션 침식과 피로 균열 등의 손상 발생과 관련하여 많은 정비 사례들이 보고되고 있다. 양수발전소는 급전, 전력계통 안정 등과 같은 부수적 서비스를 제공한다. 이러한 부수적 서비스는 가이드 베인을 작게 열고 운전하는 저개도율 운전을 반복적으로 자주 수행하게 한다. 이러한 저개도율 운전은 수차 부속기기의 손상을 가속시키는 것으로 경험적으로 알려져 있다. 본 연구에서는 양수발전소의 가이드 베인 저개도율 운전이 수차의 캐비테이션과 피로를 가속시키는 효과를 유한요소 유동/응력 해석 및 피로 해석을 통해 정량적으로 평가한다. 평가 결과, 가이드 베인 개도율이 작을수록 캐비테이션 발생 가능성과 수차 효율 저하 가능성이 증가하며, 런너 블레이드 루트부에 최대 응력값을 증가시킴에도 불구하고 저개도율 운전이 피로수명에 미치는 영향은 미미함을 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.161-171
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• 2014

본 논문에서는 CFDRC 사의 상용 CFD 소프트웨어인 CFD-ACE+로 전산유체역학 기법을 적용하여 수치 해석을 수행하여 배연탈황 설비에서 Induced Draft Fan(I.D.Fan) 출구부터 Booster Up Fan(B.U.Fan) 입구까지 난류 유동장과 연소 유동 문제를 모사하여 배기가스 계통 설비의 유동 특성을 해석하였다. 배기가스가 I.D.Fan 출구 ~ B.U.Fan 입구 구간을 적정속도로 균일하게 유동하여 B.U.Fan로 균일하게 유입되도록 하며 압력손실이 적게 발생하도록 설계기준 보일러 부하와 최대연속 정격유량의 보일러 부하에서 이 구간의 안내깃을 검토하였다. 검토한 결과에 대해 CFD 해석을 수행하여 I.D.Fan 출구에서 안내깃을 제거하고 B.U.Fan 입구 전에 안내깃을 보강할 수 있도록 설계를 변경하였다. 배기가스 계통에 변경된 설계를 적용하여 수치모사한 결과에서 배연탈황 설비 내부의 배기가스 압력손실이 줄어들고 유속과 유선이 균일하게 유동할 수 있어 배연탈황 시스템의 효율이 향상한 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권5호
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• pp.549-557
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• 2017

본 연구에서는 강화되는 황산화물 및 입자상물질의 배출규제를 만족시키기 위한 후처리장치인 스크러버(scrubber)에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 먼저 수치 해석을 통하여 기존 스크러버의 문제점을 파악하고, 이러한 문제점들을 개선할 수 있는 새로운 형태의 와류형 스크러버를 설계하여 분석하였다. 그 결과 와류형 스크러버에서 배기가스는 하부에서 와류를 형성하고 그 중 일부는 바닥면을 통과하여 가이드 베인을 따라 배출되는데, 이 때 수직 방향의 압력구배는 크지 않으나 배플의 내 외부에는 압력차가 발생하는 것으로 나타났다. 배기가스 유선의 형태를 확인한 결과, 물이 분사되지 않는 경우에는 물이 분사되는 경우에 비해 가이드 베인을 따라 출구까지 일정하게 유동하였으며, 유동의 형태에 가이드 베인과 노즐의 배열 및 수압 등이 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 와류형 스크러버의 경우 입 출구의 차압이 기존의 스크러버 대비 절반 이하로서 기관의 배압에 미치는 영향이 훨씬 적은 것으로 나타났다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2005년도 하계학술발표대회
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• pp.148-148
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• 2005

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.387-394
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• 2020

A parametric study of a 2.5 kW class propeller type micro hydraulic turbine was performed. In order to analyze the internal flow characteristics in the hydraulic turbine, three dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with shear stress transport turbulence model were used and the hexahedral grid system was used to construct computational domain. To secure the reliability of the numerical analysis, the grid dependency test was performed using the grid convergence index method based on the Richardson extrapolation, and the grid dependency was removed when about 1.7 million nodes were used. For the parametric study, the axial distance at shroud span (L) between the inlet guide vane and the runner, and the inlet and outlet blade angles (β₁, β₂) of the runner were selected as the geometric parameters. The inlet and outlet angles of the runner were defined in the 3 spans from the hub to tip, and a total of 7 geometric parameters were investigated. It was confirmed that the outlet angles of the runner had the most sensitive effect on the power and efficiency of the micro hydraulic turbine.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제29권7호
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• pp.750-757
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• 2005

The objective of this study is an understanding of the effect of inlet flow angle on the output power performance of a Francis hydraulic turbine, An optimum induced angle at the inlet of the turbine is one of the most important design parameters to have the best performance of the turbine at a given operating condition, In general. rotating speed of the turbine is varied with the change of water mass flowrate in a volute, The induced angle of the inlet water should be properly adjusted to the operating condition to have maximum energy conversion efficiency of the turbine, In this study. a numerical simulation was conducted to have detail understanding of the flow phenomenon in the flow path and output power of the model Francis turbine. The indicated power produced by the model turbine at a given operating condition was found numerically and compared to the brake power of the turbine measured by experiment at KIER. From comparison of two results, turbine efficiency or energy conversion efficiency of the model turbine was estimated. From the study, it was found that the rotating power of the turbine linearly increased with the rotating speed. It means that the higher volume flow rate supplied. the bigger torque on the turbine shaft generated. The maximum brake efficiency of the turbine is around 46$\%$ at 35 degree of induced angle. The difference between numerical and experimental output of the model turbine is defined as mechanical efficiency. The maximum mechanical efficiency of the turbine is around 93$\%$ at 25$\∼$30 degree of induced angle.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.89-95
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• 2015

터보압축기의 서지는 압축기의 불안정 운전영역으로 주로 소음과 맥동을 유발하며 수회 지속될시 압축기 시스템 전반에 걸쳐 막대한 피해를 입힌다. 압축기의 안전한 운전을 위해서는 서지현상에 대한 특성파악과 제어전략 수립이 중요하다. 서지현상의 제어는 주로 압축가스의 통과유동량 증대, 필요한 헤드 저감, 압축기 회전수 감속, 가스의 바이패스를 통하여 이루어진다. 본 연구에서는 차량용 터보차저에 서지를 유발했을 때 각 운전 구간별 발생되는 압력변동 특성을 연구하고자 한다. 서지 특성 확인을 위한 파라미터는 압축기 입구 유량과 출구 유량, 관경, 회전수 등으로 선정하였다. 입구단과 출구단 유량을 조절하여 서지 압력 변동을 조사한 결과, 출구단 보다는 입구단 유량의 급격한 변화가 서지와 압축기 내구에 더 영향이 크다는 것을 확인하였다.