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수리구조 개선을 통한 다중 펌프 흡수정에서 발생하는 보텍스 방지 대책 수립에 관한 연구
Modifications to Hydraulic Structures for Anti-submerged Vortex in a Multi Pump Intake using CFD simulation Technique 원문보기

上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, v.25 no.1, 2011년, pp.31 - 39  

박노석 (한국수자원공사) ,  김성수 (한국수자원공사) ,  정우창 (경남대학교 토목공학과) ,  김종오 (강릉원주대학교 토목공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to suggest the methodology for achieving anti-vortex device within multi pump intake well, CFD(Computational Fluid Dynamics) simulation were conducted for two alternative suggestions. Multi-intake sump model with anti-vortex device basins were designed and the characteristics of submerged v...

주제어

#와류방지 장치   #다중 펌프 흡수정   #전산유체역학  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 원수를 취수하여 도수하고 있는 국내 한 취수시설 내 10개의 흡수정을 대상으로 발생하고 있는 보 텍스(vortex)와 선회류(swirl)을 수치해석기법을 통해 분석하고 그 방안을 제시하고자 하였다. 또한, 본 연구에서는 보 텍스(vortex) 저감 방안으로 각 흡수정에 선별적인 수평 플레이트의 설치 및 전체 흡수정 수직 크로스 플레이트의 설치를 제안하고 보텍스(vortex) 감소효과를 정성 적으로 제시하였다.
  • 2에서 도시된 10개의 펌프 운전 조건 중하루 동안 가장 긴 운전 모드인 #4, #5, #8 및 #9번 펌프의 가동(각 펌프당 운전 유량 4, 725 m3/hr)을 시나리오로 하여 CFD 모사와 검증을 통해 펌프의 운전과 보텍스 (vortex)의 발생과의 관계를 규명하였다. 이에 본 연구에서는 같은 취수시설을 대상으로 최소의 수리구조 개선을 통한 보텍스(vortex) 감소 방안을 제시하고, 이를 CFD 모사를 통해 검증하고자 한다.
  • 마지막으로 (i), (j)와 (k)는 사류지역 (dead zone)에 발생되는 보텍스(vortex) 중심의 기주발생을 방지하는 장치로 흐름 사류지역 (dead zone)에는 발생되기 쉬운 강한 보텍스(vortex)를 분산시키는 작용을 한다 (일본터보기계협회, 2005). 이에 본 연구에서는 상기 11가지의 보텍스(vortex)방지 장치를 조합하여 수리구조의 개조를 가장 최소화하고 기 발생한 보 텍스(vortex)의 종류가 공기흡입 보텍스(vortex) 임을 고려하여 대상 국내 W_ 취수장에 적합한 안을 도출하고자 한다.

가설 설정

  • 수치모사를 진행하기 위해서 설정하여야 할 경계조건으로 각 관로벽면, 측벽 및 바닥은 No-Slip Condition을 적용하고, 잘 알려진 Prandtle 이론에 의해 유체의 점성에 의한 표면 박리현상이 발생한다는 가정을 적용하였다(Currie, 1993).
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참고문헌 (10)

  1. 최종웅, 최영도, 임우섭, 이영호 (2009) "다중 흡수정을 갖는 펌프장 모델의 유동균일성 해석" 유체기계저널, Vol. 12, No. 4, pp.14-22. 

    원문보기 상세보기

  2. 최종웅 (2003) "PIV에 의한 펌프장 흡입수조내 흡입관 주위의 유동특성에 관한 연구" 한국해양대학교 기계공학과 석사학위논문. 

  3. 한국수자원공사 (2009), 원동취수장의 CFD 적용, 한국수자원공사 

  4. 박노석, 김성수, 현상락, 박종호, 안영석 (2010) "다중 펌프 흡수정에서 발생하는 Vortex 수치해석에 관한 연구" 상하수도학회지, Vol. 24, No. 2, pp.211-217. 

    원문보기 상세보기

  5. Padmanabhan, M., and Hecker, G. E., (1984) "Scale Effects in Pump Models," Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 110(11), pp.1540-1556. 

    상세보기 crossref

  6. Lagendran V. P., Constantinescu G. S., and Patel V. C., (1998) "Experiments on Flow in Model Water-pump Intake Sump to Validate a Numerical Model," Fluids Engineering Division Summer Meeting, ASME, June 21-25, FEDSM98-5098. 

  7. Lee, T. S., (2001) "Visualization of Submerged and Attached Surface Vortices in Pump Sump," Asian Symposium on Visualization, ASV. pp. 97-99. 

  8. Nagahara, T., Sato, T., Okamura, T., (2003) "Measurement of the Flow around the Submerged Vortex Cavitation in a Pump Intake by means of PIV," 5th International Symposium on Cavitation, Cav03-OS-6-011. 

  9. Turbomachinery Society of Japan, 2005, "Standard Method for Model Testing the Performance of a Model Sump," TSJ S002. 

  10. Currie, I. G. (1993) "Fundamental Mechanics of Fluids", McGraw-Hill, New York 

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