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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 기존 유입구에 곡률이 적용된 트럼펫형 입구형상을 제시하고 곡률의 각도에 따른 에너지 변환효율을 살펴보고자 한다. 또한 웰즈터빈의 발전특성을 바탕으로 유입구 형상에 따른 시뮬레이션 결과를 분석하여 해양구조물에 설치되는 파력발전시스템의 효과적인 형상 및 시스템 설계 조건을 제안하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 기존 유입구에 곡률이 적용된 트럼펫형 입구형상을 제시하고 곡률의 각도에 따른 에너지 변환효율을 살펴보고자 한다. 또한 웰즈터빈의 발전특성을 바탕으로 유입구 형상에 따른 시뮬레이션 결과를 분석하여 해양구조물에 설치되는 파력발전시스템의 효과적인 형상 및 시스템 설계 조건을 제안하고자 한다.
- 식 (1)에서 터빈출력에 영향을 주는 것은 유입구 형상에 따른 유동비이다. 본 연구에서는 기존의 유입구 형상을 트럼펫형으로 설계하여 유입손실을 최소화하고자 한다. 유입구 형상에 따른 유동비는 Fig.
- 본 연구에서는 기존의 해양 구조물과 결합된 파력발전시스템의 효율적인 설계를 제안하기 위하여 방파제에 설계된 진동 수주형 파력발전 시스템과 유입구 형상을 선정하여 고찰하였다. 또한 유입구 형상 별 다른 유동계수를 시뮬레이션에 적용하여 해수 유입량과 웰즈터빈의 출력을 통해 차이를 비교하였다.
- 본 연구에서는 다양한 해양구조물 중에서 방파제에 설치하여 운영할 수 있는 파력발전시스템을 설계하고, 이를 실험을 통하여 성능을 평가하고자 한다. 설계과정에서 가장 중점을 둔 것은 발전효율을 높일 수 있는 유입구 구조를 고려한 것이다.
- 본 연구에서는 방파제 기능을 가진 해양구조물에 적합한 파력발전시스템에 대하여 기술하고자 한다. 특히 방파제에 설계된 진동수주형 파력발전시스템은 방파제의 고유 기능과 더불어 파고를 에너지로 변환 시키며 파랑의 주기적 특성에 따라 연속적인 에너지 변환을 기대할 수 있다는 장점이 있다.
가설 설정
- (c)는 입구 형상에 곡률이 적용되지 않은 기존의 유입구 형상이고, (a)와 (b)는 입구 직경 및 내부 실린더 직경은 동일하되 입구 곡면의 각도를 변화시켜 곡률에 따른 손실을 비교할 수 있도록 하였다. 또한 (a)와 (b)는 공통적으로 타원형의 유입 곡률을 갖지만 (a)는 x축이 긴 타원형으로, (b)는 y축이 긴타원형으로 대표된다. Table 1은 유입구 형상의 치수를 나타내었다.
- 외부파는 hosinwt로 가정하였으며, 해수 및 공기는 비압축성으로 고려되었다. 그 외 시뮬레이션 환경은 Table 3과 같다.
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