비속도 210급 프란시스 수차 러너 블레이드 각도의 수치최적설계 = Numerical Optimal Design of the Runner Blade Angle for a Francis Turbine of Specific Speed 210-Class

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 비속도 210급 프란시스 수차의 수력학적 성능을 향상시키기 위한 러너 블레이드 각도 수치최적 설계가 수행되었다. 삼차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 기반 수치해석을 위해 Shear Stress Transport (SST) 난류 모델이 사용되었으며, 수치해석에 소요되는 시간 및 비용 저감을 위해 주기성을 가지는 유로에 주기 조건을 적용하였다. 전체 및 주기 조건이 적용된 유로 간 수력학적 성능을 비교한 후 2K 요인실험 법과 반응표면기법(Response Surface Analysis, RSA)을 활용한 최적 설계를 수행하였으며 설계 변수로 러너 블 레이드 허브 및 쉬라우드 스팬의 입·출구 각도를 선정하였다. 연구 결과 최적점에서 효율 및 출력이 향상되었으 며, 이후 설계 변수 변화에 따른 유동 특성 분석을 통해 구성품 간 발생하는 상호작용을 규명하였다.

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