논문 상세보기

CFD를 통한 휴대용 수평축 수차의 성능해석 KCI 등재

Performance Analysis of a Portable Horizontal Axis Hydro Turbine by Computational Fluid Dynamics

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/398690
구독 기관 인증 시 무료 이용이 가능합니다. 4,000원
해양환경안전학회지 (Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety)
해양환경안전학회 (The Korean Society Of Marine Environment & Safety)
초록

본 논문에서는 상용코드인 ANSYS CFX를 통한 해양레저 스포츠 및 야외 활동 시 사용 가능한 휴대용 수평축 수차의 유입유속(U) 및 주속비(TSR, Tip Speed Ratio) 변화에 따른 성능해석을 수행하였으며, 해석결과 및 유동장 분석을 통해 설계에 대한 검토 및 장치의 성능을 확인하였다. 또한, 추가적으로 블레이드의 피치각도(αpitch) 변화에 따른 성능해석을 통해 수차의 성능개선에 필요한 데이터를 획득하고자 하였다. 본 논문의 연구 결과 수치해석 케이스 중 주속비 4인 경우, 모든 유입속도 및 블레이드 피치 각도에서 가장 높은 성능을 보였으며, 설계 유속 이하의 일부 조건에서도 설계 출력인 30 W 이상의 출력을 보였다. 그리고 수치해석 케이스 중 가장 높은 출력과 출력계수는 유입유속 1.5 m/s, 블레이드 피치 각도 3°, 주속비 4에서 보였으며, 출력 약 85 W, 출력계수 약 0.30이었다.

A performance analysis was conducted according to changes in inflow velocity and the tip speed ratio of a portable horizontal-axis hydro turbine that can be used for marine leisure sports and outdoor activities by using the commercial computational fluid dynamics software ANSYS CFX. By using the analysis result and flow field analysis, the design was reviewed and the performance of the device was confirmed. In addition, data necessary to improve the performance of the hydro turbine were acquired by performing an additional performance analysis according to the variable blade pitch angle. The results among the numerical analysis cases show that the highest performance at all inflow velocities and blade pitch angles if achieved at a tip speed ratio of 4. The output power was found to be 30 W even under some conditions below the design flow rate. Among the numerical analysis cases, the highest output power (~ 85 W) and power coefficient (~ 0.30) were observed at an inlet flow rate of 1.5 m/s, a blade pitch angle of 3°, and a tip speed ratio of 4.

목차
요 약
Abstract
1. 서 론
2. 휴대용 수평축 수차의 수치해석방법
    2.1 휴대용 수평축 수차의 형상
    2.2 수치해석방법
3. 결과 및 고찰
    3.1 성능해석 결과
    3.2 유동장 분석
4. 결 론
References
저자
  • 박지훈((재)녹색에너지연구원) | Ji-Hoon Park (Wind·Oecen Power R&D Department, Green Energy Institute)
  • 백상화(이케이㈜) | Sang-Hwa Baek (EK corporation)
  • 최현준((재)녹색에너지연구원) | Hyen-Jun Choi (Wind·Oecen Power R&D Department, Green Energy Institute) Corresponding Author