펌프터빈의 터빈 모드에서 흡출관 내 선회수에 따른 세차 와류 특성

Q: 이 논문에서 정의한 선회수란 무엇인가?

선회수는 펌프터빈의 저유량 운전 조건에서 러너 출구의 유동 및 속도 성분 특성에 따라 달라지는 선회 강도를 나타내는 무차원 계수이다. 본 연구에서는 최고 효율점(BEP)을 선회가 없는 조건의 유량 계수로 적용하여 각 운전 조건에 대한 선회 강도를 정량적으로 비교하는 데 사용하였다.

Q: 펌프터빈 흡출관 내 세차 와류는 어떤 조건에서 발생하는가?

연구 결과, 흡출관 내 세차 와류는 러너 출구의 선회 강도에 비례하여 발생하는 것이 아니라, 특정 범위의 선회 강도, 즉 선회수 2.26 이내의 저유량 영역에서 발생한다. 선회 강도가 매우 강한 저유량 영역에서는 오히려 세차 와류가 형성되지 않고 매우 복잡한 유동 구조를 나타낸다.

김승준; 서준원; 최영석; 박준관; 박노현; 김진혁

doi:10.5293/kfma.2019.22.5.005

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저자정보: 김승준 (과학기술연합대학원대학교) 서준원 (한국생산기술연구원) 최영석 (과학기술연합대학원대학교) 박준관 (한국수력원자력) 박노현 (금성이앤씨) 김진혁 (과학기술연합대학원대학교)

저널정보: 한국유체기계학회 한국유체기계학회 논문집 한국유체기계학회 논문집 제22권 제5호(통권 제116호)

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The precessional vortex is usually developed in the draft tube during the operations at the turbine mode of a pump turbine with low flow-rate conditions as the off-design conditions. This vortex causes pressure fluctuation and instability for the operation of the pump turbine system, which results in system failure. The development of the precessional vortex is related to the strength of the swirl at the runner outlet with low flow-rate conditions. In this study, the definition of the swirl number was used to investigate the influence of the swirl intensity on the precessional vortex characteristic at the draft tube. Accordingly, three-dimensional steady- and unsteady-state Reynolds-averaged Navier-Stokes calculations were performed with a shear stress transport turbulence model and a two-phase flow analysis to observe the internal flow and unsteady pressure characteristics according to the precessional vortex. The precessional vortex was well captured in the draft tube cone within the specific range of swirl numbers. This vortex region showed the complicated internal flow and affected the higher unsteady pressure characteristics on the wall of the draft tube cone.

#Pump-turbine(펌프터빈) #Turbine mode(터빈 모드) #Draft tube(흡출관) #Swirl number(선회수) #Precessional vortex(세차 와류) #Numerical analysis(수치해석적 분석)

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