수치해석을 이용한 파력발전장치 성능해석 및 왕복유동장 시뮬레이션

Abstract

진동수주(Oscillating Water Column)-타입의 파력발전용 임펄스 터어빈의 성능 해석과 터어빈 주위 유동을 상용 CFD 코오드인 Fluent를 이용하여 계산을 수행하였다. 효율적인 계산을 위해서 주기조건(Periodic condition)을 부과 하였으며 터어빈 회전 운동을 고려하기 위해 Moving Reference Frames 을 채택하였다. 가장 적절한 격자수와 격자 형태를 밝히기 위해 격자수에 대한 영향을 살폈고, 형상이 격자를 생성하기에 비교적 까다로운 탓에 비정렬을 적용하였으며 보다 정확한 값을 얻기 위하여 cooper mesh를 혼용한 Hybrid Grid와의 비교도 시도하였다. 임펄스 터어빈의 성능해석을 하기 위해 임펄스 터빈의 성능에 영향을 미친다고 판단되는 파라메터들에 대하여 파라메터릭 스터디를 수행하였으며, 특히 터이빈과 가이드베인의 간격을 의미하는 G/lr(0.19, 0.37, 0.56, 0.74)을 바꾸어 가면서 그에 대한 자세한 영향을 살폈고, 일본 T, Setoguchi측의 실험치와 비교하였다. 그리고 왕복유동을 발생하는 파력발전의 특성에 기인하여 왕복동 공기류가 덕트와 터어빈을 거쳐 출구로 빠져나가는 과정을 검토하는 터어빈 주위의 유동 해석을 시도하고자 하였다. 이 때 입구 경계조건을 UDF로 처리한 경우와 벽의 Piston 운동 형식을 취해 Sinusoidal 한 운동으로 인해 흐름이 발생되는 경우의 결과를 비교하여 보았다.