Flow Structure and Slipstream Characteristics of an Axial Flow Hydraulic Turbine with a Collection Device in an Open Channel

Q: 이 논문에서 정의한 슬립스트림이란 무엇인가?

수력 터빈 후류의 유동 특성을 의미하며, 터빈 내부 및 외부에서 발생하는 와류 구조와 속도 분포 사이의 상관관계를 포함하는 개념이다. 특히 개방 수로 내 축류 수력 터빈의 작동으로 인해 발생하는 하류의 유체 흐름 특성을 분석하는 핵심 지표로 활용된다.

Q: 축류 수력 터빈 하류에서 축 방향 유속이 회복되는 거리와 조건은 무엇인가?

연구 결과, 러너 중심에서 하류 방향으로 러너 직경의 9배 거리에 도달하면 주요 와류가 모두 소멸한다. 이 지점에서 전체 폭 방향으로 축 방향 유속의 70% 이상이 회복되며, 이는 터빈 외부와 내부 흐름 간의 운동량 교환에 의해 이루어진다.

Yasuyuki Nishi; Hiroto Sasashita; Terumi Inagaki

doi:10.5293/IJFMS.2022.15.2.256

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자료유형: 학술저널

저자정보: Yasuyuki Nishi (Ibaraki University) Hiroto Sasashita (Ibaraki University) Terumi Inagaki (Ibaraki University)

저널정보: 한국유체기계학회 International Journal of Fluid Machinery and Systems International Journal of Fluid Machinery and Systems Vol.15 No.2

발행연도: 2022.6

수록면: 256 - 271 (16page)

DOI: 10.5293/IJFMS.2022.15.2.256

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The axial flow hydraulic turbine with a collection device can be simply installed in the flowing water of an open channel with shallow water depth to generate electricity, and the power output is increased by collecting and increasing the velocity of the flow. When the power output of this hydraulic turbine is insufficient, it is necessary to install several turbines in series with the flow in narrow channels, and it is necessary to establish a guideline for appropriate installation intervals. In this study, the relationship between the velocity distribution and the vortex structure inside and outside the hydraulic turbine was investigated by experiments and multiphase flow analysis considering free surface in order to clarify the slipstream characteristics of this hydraulic turbine in an open channel with shallow water depth. As a result, it was clarified that the axial flow velocity behind the brim recovered rapidly due to the momentum exchange between the flow passing through the outside of the hydraulic turbine and the flow passing through the inside of the hydraulic turbine. It was also discovered that all the major vortices disappeared at a position 9 times the runner diameter in the downstream direction from the runner center, and more than 70% of the axial flow velocity was recovered in the entire width direction.

#Small Hydro Power #Hydraulic Turbine #Collection Device #Flow Structure #Slipstream #Free Surface

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