비틀림각이 대칭인 선후행 터빈의 간섭에 관한 연구

Title
비틀림각이 대칭인 선후행 터빈의 간섭에 관한 연구
Authors
김도형
Keywords
비틀림각이대칭인선후행터빈의간섭에관한연구
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
조류발전은 해수의 흐름에너지를 이용하여 전력을 생산하는 기술로서, 제한된 해양환경에서 밀집된 다배열 터빈을 통해 대규모 발전단지를 구성한다. 다배열 터빈 간에 발생하는 후류의 영향으로 간섭에 의한 손실이 발생한다, 본 연구에서는 선행 터빈과 후행 터빈의 회전방향이 다를 경우, 후류에서 발생하는 회전 성분이 후행 터빈에 어떤 영향을 주는지를 고찰한다. 선후행 터빈의 회전방향을 바꾸기 위해 비틀림각이 대칭이 되는 2종류 블레이드를 제작하였다. 회류수조 실험에서 선행 터빈과 후행 터빈의 회전방향이 동일한 경우와 반대인 경우에 대해 각각의 회전수를 측정하였다. 그 결과 역방향의 경우에 회전수 감소가 약 5.5% 적게 일어나는 것을 관찰하였다. 선행과 후행의 회전방향을 반대로 했을 경우 더 높은 발전효율을 낼 수 있었다. 실험장치와 동일한 조건으로 CFD를 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 후행 터빈에 입사되는 속도분포를 시뮬레이션 한 결과, 선행 터빈과 후행 터빈이 같은 방향일 경우와 반대 방향일 경우에 회전방향 유속성분이 다른 경향을 보였다. 선행 터빈과 후행 터빈의 회전 방향이 같은 경우, 후행 터빈에 나타나는 접선방향 속도 성분은 블레이드의 허브 측과 팁 측에서 서로 반대 방향으로 회전하는 경향을 가진다. 선행 터빈과 후행 터빈의 회전 방향이 반대인 경우는 블레이드의 허브 측과 팁 측에서 같은 방향의 회전성분이 나타났다. 위 2가지 결과를 통해 선행 터빈과 후행 터빈의 회전방향이 서로 반대가 될 때 회전수의 감소가 작아짐을 알 수 있었고, 회류 수조 실험에서 약 5.5% 향상 효과가 있었다. 다배열 터빈들 간의 간섭을 검토함에 있어서 후류의 영향이 중요한 요소임을 알 수 있었다. 대규모 조류발전 단지를 기획하고 설계하는 과정에서 선후행 터빈의 간섭에 의한 출력저하는 입사유속과 이격거리 뿐 아니라 터빈의 회전방향에 의해서도 달라진다는 사실을 고려해야 한다.
Description
목 차 ABSTRACT i 요 약 iii 목 차 v 표 목 차 vi 그 림 목 차 vii 1. 서 론 1 1.1 조류발전 개요 1 1.2 터빈 간섭 연구 필요성 10 1.3 연구 목적 14 2. 회류수조 내 간섭 실험 20 2.1 실험 개요 20 2.2 실험 목적 22 2.3 Actuator Disk 이론 25 2.4 실험 장비 29 2.5 간섭 실험 39 3. 터빈 간섭 영향 Simulation 45 3.1 터빈 3차원 모델링 45 3.2 CFD Analysis 51 3.3 결과 요약 60 4. 결 론 62 참고 문헌
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22955
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College of Engineering(공과대학) > Energy Resource Engineering (에너지자원공학) > Theses(에너지자원공학 석박사 학위논문)
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