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CFD를 이용한 방파제 연계 진동수주형 파력발전장치 성능해석에 관한 연구

A Study on the Performance Evaluation of the OWC WEC Applicable to Breakwaters using CFD
한국해양환경·에너지학회지 제21권 제4호, 2018.11, 317-327 (11 pages)
DOI :10.7846/JKOSMEE.2018.21.4.317
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초록
본 연구에서는 방파제 연계 진동수주형 파력발전장치의 경사형 진동수주실 성능해석에 대해 다룬다. 먼저, 터빈효과가 고려되지 않은 열린 진동수주실에 대하여 Star-CCM+를 이용한 전산유체역학 방법으로 다양한 주기의 규칙파를 조파시켜 진동수주실 내부에 형성되는 수위 변화를 해석하였으며, 해당 값을 선행연구의 2차원 조파수조 모형시험 결과와 비교하여 해석 방법의 신뢰도를 검증하였다. 다음으로, 터빈효과를 오리피스로 모델링한 진동수주실에 대하여 전산유체역학 방법으로 규칙파 해석을 수행하였으며, 진동수주실 내부 수위변화, 오리피스 전후간 차압력, 오리피스를 지나는 유속 시계열을 도출하여 진동수주실의 1차 에너지변환 특성을 분석하였다. 또한, 오리피스 모델링에 대한 CFD 해석은 2차원 조파수조 모형시험 결과와 진동수주실 내부 수위 값을 비교하여 해석 방법의 정도를 부분적으로 검증하였다. 본 연구를 통해 CFD 방법의 진동수주실 성능해석에 대한 타당성을 보였다.

This study deals with the performance analysis of the sloped chamber for OWC (Oscillating Water Column) WEC (Wave Energy Converter) applicable to the breakwater. First, the diffracted wave level inside the OWC chamber were analyzed by using the CFD (Computational Fluid Dynamics) method using Star-CCM+ for the opened chamber without consideration of the turbine effect on various incident wave periods, and the reliability of the simulation method was validated by comparing it with the results of the 2D wave flume model test which is published in the previous research. Next, the regular wave simulation was performed by using the CFD method for the OWC chamber ducted by the orifice to take into account the turbine effect. The time series of the water level inside the chamber, the differential pressure before and after the orifice, and the airflow speed through the orifice were extracted and the characteristics of the primary energy conversion of the OWC were discussed. Moreover, the CFD analysis method with modeling the orifice was partially validated by comparing the results of the water surface level inside the chamber with the results of the 2D wave flume model test. This research showed validity of the presented CFD method for estimating the performance of the OWC chamber.

목차
요약
Abstract
1. 서론
2. 문제 정의
3. CFD 해석 방법 및 검증
4. 터빈 효과 모델링 해석
5. 결론 및 향후 연구
References
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