115kW급 벌브형 수차의 설계와 성능분석
Design and performance analysis of a 115kW class bulb-type hydro-turbine
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초록
에너지 고갈의 문제와 강화되고 있는 환경적인 요구로 인해 신재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 소형 소수력발전 분야에서 벌브형 수차는 주목 받고 있으나, 벌브형 수차를 설계하고 이에 대한 성능 분석을 수행한 연구 결과는 소수에 불과하다. 본 연구에서는 벌브형 수차를 설계하고 이를 효과적으로 형상화하기 위해 ANSYS사의 BladeGen 을 이용하였다. 설계한 수차가 설계조건을 만족하기 위하여 수차 설계를 수행하였으며, 출력과 유효낙차에 큰 영향을미치는 형상요소는 러너의 코드길이임을 알 수 있었다. 본 연구에서 벌브형 수차에 적용한 프로펠러 수차에 대한 적합한 동력 비속도 범위가 알려지지 않아 프로펠러 수차의 설계조건 및 운전조건의 결정에 어려움이 있었다. 이 문제를해결하기 위해 본 연구에서는 탈설계조건에 대한 수치해석을 수행하고 프로펠러 수차의 적합한 동력 비속도 범위를제시하였다.
Abstract
Owing to the problem of energy depletion and increasing environmental demands, interest in renewable energy is rising. Although a bulb-type hydro-turbine is attracting attention in the field of small-scale hydro-power generation, only a few studies have been conducted on the design and performance analysis of bulb-type hydro-turbines. In this study, a bulb-type hydro- turbine was designed and ANSYS BladeGen was used to shape it effectively. The shape of the designed turbine was optimized to satisfy the design conditions. In this study, the dimension parameter that had the greatest influence on the output and effective head was the chord length of the runner. The appropriate power specific speed for a propeller turbine applied to the bulb-type hydro-turbine in this study was unknown, and it was difficult to determine the design conditions and operating conditions of the propeller turbine. In order to solve this problem, numerical analyses were carried out for the off-design conditions. The appropriate power specific speed range of a propeller turbine is presented in this study.
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