A Study on the Performance and Improvement of Power Generation for Vertical Axis Turbine in a Water Pipe

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :공과대학 조선해양공학과,2020. 2. 이신형.최근 대두되고 있는 환경오염을 줄이기 위한 방법으로 환경 친화적인 에너지 발생 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 수직축 터빈은 풍력 및 소수력을 이용하여 발전하는 장치로 최근 다양한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 수배관 내부에서 작동하는 수직축 터빈의 설계 변수에 따른 효율 변화를 분석하고, 발전량 증대 방안을 제시하였다. 전산유체역학을 이용한 수직축 터빈의 성능 해석 절차는 격자 의존도 시험과 실험 결과와 비교를 통해 정확도를 확인하였다. 터빈의 설계 변수로는 주속비와 터빈 – 배관 사이 간극을 선정하였으며, 설계 변수의 변화에 따른 성능 변화를 분석하였다. 터빈의 성능을 나타내는 지표로는 평균 동력 계수를 사용하였다. 주속비는 유입류의 속도와 터빈의 회전 속도의 비로 정의되는 변수로, 해석 결과 주속비 2.5인 조건에서 최대의 평균 동력 계수가 추정되었다. 터빈 – 배관 사이 간극은 작아질수록 높은 평균 동력 계수가 추정되었다. 마지막으로 수직축 터빈의 형상적인 특성으로 인해 성능에 저해가 되는 방향의 토크가 발생하는 영역이 존재하는데, 터빈 상류에 block을 설치하여 이 영역으로 유입되는 유동을 억제하여 발전량을 증가시키는 방안을 제안하였다. 평균 동력 계수가 가장 높게 추정되는 조건인 주속비 2.5인 조건에서 터빈 상류에 설치하는 block의 경사도와 높이를 변화시켜가며 증가하는 발전량을 분석하였다.Nowadays demand for eco-friendly energy-generating devices is increasing as a way to reduce the environmental pollution. Vertical axis turbine is a device that generates power using wind or hydraulic power, and various studies have been conducted recently. In this study, a computational analysis was performed for figuring out the efficiency changes according to the design variables of vertical axis turbines operating inside a water pipeline. This turbine collects unused energy from the flow inside the pipe. The computational method was verified by grid dependency test and validated by comparing the results with experiments. The design variables are tip speed ratio (TSR) and turbine-pipe gap. The tip speed ratio is a variable defined as the ratio of the inlet speed to the turbine rotating speed, with the maximum average power coefficient estimated at TSR = 2.5. The smaller turbine-pipe gap, the higher average power coefficient was estimated. Finally, a method was suggested to increase the amount of power generation by installing block at upstream of the turbine. The highest power coefficient was estimated when the block slope was 30 degrees and the height was half of the pipe diameter.1. 서론 1 1.1. 연구 배경 1 1.2. 선행 연구 3 1.3. 연구 목적 7 1.4. 문제 정의 8 2. 수치 해석 기법 9 2.1. 해석 솔버 9 2.2. 해석 도메인, 격자 및 경계 조건 12 3. 결과 및 토의 25 3.1. 터빈 성능 해석 25 3.2. 발전량 증대 방안 35 4. 결론 44 5. 참고 문헌 46Maste

High sensitivity compression type accelerometer and Method for assembling the same

압전체의 크기 및/또는 형태의 제한없는 완충층을 이용한 압축형 가속도 센서가 개시된다. 상기 압축형 가속도 센서는, 질량체, 상기 질량체가 내측에 설치되게 안착 공간이 형성되고, 상기 질량체와 접촉되며 부피의 크기가 서로 다른 압전 단결정이 설치되는 하우징, 및 상기 하우징과 결합되는 베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다

Manufacturing method of ultrasound transducer apparatus

본 발명에 따르면, 기판이 제공되는 단계; 상기 기판의 상면이 식각되는 단계; 식각된 상기 기판의 상면에 pMUT 요소가 형성되는 단계; 상기 pMUT 요소 상에 절연 물질이 증착되는 단계; 및 상기 기판의 후면이 식각되는 단계;를 포함하는, 초음파 트랜스듀서 장치의 제조 방법를 제공한다

Cell stimulation apparatus, ultrasound and electric stimulation apparatus

본 발명에 따르면, 전극 요소가 설치되는 전극부; 상기 전극부의 상측에 이격 배치되고, 인가된 전압에 의해서 초음파를 발생시키는 pMUT 요소; 및 상기 전극부와 상기 pMUT 요소 사이에 설치되며, 상기 전극부 및 상기 pMUT 요소와 함께 셀 챔버(cell chamber)를 형성하는 웰 요소;를 포함하고, 상기 전극 요소 상에 생체 물질이 배치되며, 상기 pMUT 요소에서 발생되는 초음파가 상기 생체 물질에 전달되어, 상기 생체 물질에 초음파 자극이 제공되는 것을 특징으로 하는 세포 자극 장치를 제공한다

Piezoelectric Micro-Electro Mechanical Systems vector hydrophone equipment and Method for manufacturing the same

압전 물질의 압전 효과를 이용하여 수중 음향신호의 크기와 음원의 방향 정보를 동시에 산출할 수 있는 압전 멤스 벡터 하이드로폰이 개시된다. 상기 압전 멤스 벡터 하이드로폰은, 압전 멤스가 형성되는 기판, 및 상기 기판의 표면과 일정 간격을 두고 배치되는 질량체를 포함하는 것을 특징으로 한다

Receiving Characteristic Improvement of Vector Hydrophone

벡터 하이드로폰은 수중에서 음압의 변화와 음 원의 방향을 탐지할 수 있는 센서로서, 기존의 하 이드로폰과 다르게 단일 센서를 통해서도 음원의 방향을 탐지할 수 있는 이점을 가지고 있는 센서 이다. 특히, 가속도계형 벡터 하이드로폰의 경우 다수의 가속도계 센서의 조합으로 구성되어 그 크 기와 성능이 사용된 가속도계 센서에 따라 영향을 크게 받게 된다. (1) 이전의 연구(2) 에서는 구형의 하 이드로폰과, 3축 가속도계를 설계하여 수조 시험을 통해 각 요소들의 수신 특성을 측정하였다. 측정 결과 특정한 주파수 영역에서 구형 하이드로폰의 급격한 감도저하를 확인하였다. 따라서, 본 논문에 서는 실험을 통해 급격한 감도 변화 발생의 원인 을 추정하고, 다종재질 3D 프린팅 기술을 활용해 수신 특성 개선을 시도하였다. 수중 감도 측정 결 과 추정한 원인과 개선 방법이 수신 특성을 개선 하는 것을 확인하였다