우리회사는 해양에너지 발전장치의 설계 및 기 개발된 장치의 실해역 성능검증에 필요한 수리모형 심험을 수행하는 장치의 3차원 바람발생 장치에 대한 설계기술 용역을 성공적으로 수행하였습니다.
본 장치는 총 21개의 중형 팬으로 부터 제공하는 공기흐름이 출구단명에서 1m 떨어진 부분에서 최소풍속 10m/s 이상을 유지해야 하며, 이때 풍속분포도는 ± 3.0% 이내에 들어와야 하는 매우 혹독한 조건 입니다.
상기 시스템의 실제 해수에 발생하는 해수풍을 컴퓨터로 제어 하면, 이에 맞추어 공기발생 장치에 부착된 팬이 컴퓨터 신호에 의해 실제 해상풍을 실시간으로 제생할 수 있도록 고안된 장치 입니다. 또한, 상기 바람발생 장치의 허용오차는 바람발생 장치 출구에서 1m 이격된 거리에서 측정된 계측값과 CFD 해석을 통해 얻어진 결과와의 차이가 허용오차 내에 들어와 야 하는 매우 어려운 문제 이었습니다.
당사의 기술연구소에서는 상기 문제에 대해 Mentor Graphics 사의 범용 CFD 해석 프로그램인 FloEFD V16 을 사용하여 문제를 해결하였습니다. FloEFD 해석 프로그램은 러시아 고등기술연구원의 과학자들이 개발한 프로그램으로 설계기술자 또는 비 전문가들을 위해 매우 쉽게 사용할 수 있도록 개발된 최신의 CFD 해석 프로그램 입니다. 따라서, 3D CAD S/W를 사용하는 설계 기술자라면 누구나 약간의 지원만을 받아 설계자가 스스로 빠른 시간에 열 유동 해석을 수행할 수 있습니다.
특히, FloEFD S/W는 기존의 major 급 3D CAD 라 불리는 Siemens NX, 다쏘의 CATIA V5, PTC의 Creo 등 3D CAD 내에 내장되어 설치되고 사용이 가능하며, midrange 급의 3D CAD 인 SolidEdge, Solidworks, Inventor 등에서도 상기와 같은 방법으로 사용이 가능 합니다.
CFD 해석을 수행하는 절차로는 제 처음으로 3D 형상 모델을 제작하거나, 불러와야 하고, 이때 제작된 형상을 제품을 제작하기 위한 manufaturing geometry 라고 하는데, 이 형상 데이터로 부터 해석을 수행하기 위한 simulation geometry로 간편하게 수정을 합니다.
이 작업에 많은 시간이 소요되나, FloEFD는 CAD 상에서 운영을 하기 때문에 CAD file 을 CFD S/W 안으로 불러오는 과정이 없어서 CAD 모델이 변형되거나 깨지는 등의 문제가 발생하지 않기에 CAD cleaning, healing, repair 등에 소요되는 시간이 기존 CFD 해석 프로그램들에 비해 무시할 만 합니다.
FloEFD 에서 격자는 향상된 방식의 IBM (immersed boundary method)을 사용하기에 격자제작은 자동으로 육면체 격자를 제작하여 해석을 수행하므로써 CFD 해석의 Easy to use 와 Speed up 을 구현한 프로그램 입니다.
3차원 바람발생장치 출구면에서의 유속 분포가 균일하게 나오는 것이 중요 합니다.
당사에서 CFD 해석을 통해 확보된 출구면의 평균 유속과 측정하려는 측정 point 에서의 속도 비교를 분석하였고,
그 오차는 매우 작아서 허용오차 내로 들어오는 결과를 확보할 수 있었습니다.
이 결과를 바탕으로 하여 3차원 바람발생 장치를 설계하였고, 이 제품의 성능은 고객사에서 요청한 결과를 만족시킬 수 있는 양품으로 확인할 수 있었습니다.
상기 제품은 이미 제작완료되어 금월 중 한국해양항만실험센터에 설치될 예정으로 있습니다.
자세한 문의는 당사 기술연구소로 해 주시기 바랍니다.
(주)델타이에스
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