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수치해석을 이용한 파력발전용 임펄스터빈 날개의 뒤젖힘각과 터빈성능의 연관성 연구

A numerical Study on the Effect of Blade Sweep Angle of Impulse Turbine for Wave Energy Conversion
양승권식별저자, 김길원, 이정기, 현범수식별저자
한국해양환경·에너지학회지 제20권 제3호, 2017.8, 145-151 (7 pages)
DOI :10.7846/JKOSMEE.2017.20.3.145
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초록
진동수주형 파력발전장치의 2차 에너지변환장치로 작동범위가 넓고 자기기동특성이 상대적으로 우수한 임펄스터빈이 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 터빈의 성능향상을 위해 날개의 스팬에 뒤젖힘각을 적용하여 그에 따른 특성을 수치해석적인 방법으로 고찰하였다. 뒤젖힘각은 날개의 전단과 후단이 스팬방향으로 휘어진 각을 의미한다. 유동해석은 상용 CFD코드인 Fluent를 사용하였고 격자의존도 테스트를 통하여 최적의 격자계를 도출하였다. 총 20경우의 뒤젖힘각을 변화시키면서 계산을 수행하였으며, 전단은 음의 각도를 적용했을 때 성능이 향상되었고, 후단은 양의 각도를 적용했을 때 성능이 향상되었다. 도출한 최적 뒤젖힘각은 전단과 후단이 각각 -5o, +6o인 경우이며, 기존 모델 대비 8%의 효율이 향상됨을 확인하였다.

Because of the wide operating range and the superior self-starting characteristics, the impulse turbine has been widely used as a primary energy conversion device for OWC(oscillating water column) wave energy converter. To improve the turbine efficiency, the effect of sweep angle of turbine blade was studied for both shapes of leading and trailing edges. The numerical model was established by employing the commercial RANS-based CFD code. The grid dependency was checked numerically and the validation of benchmark result was made with available experimental data. Results showed that the negative angle improved the performance of turbine in case of leading edge, while the positive angle improved the performance in case of trailing edge. The optimal sweep angle appeared to be -5° of the leading edge and +6° of trailing edge. It was found that the overall efficiency was improved about 8% compared to the standard model.

목차
요약
Abstract
1. INTRODUCTION
2. TURBINE GEOMETRY
3. PNEUMATIC PERFORMANCE EVALUATION
4. NUMERICAL METHOD AND VALIDATION
5. RESULTS AND DISCUSSION
6. CONCLUSION
References
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