해수소통구를 구비한 진동수주형 파력발전구조물 내 공기흐름과 구조물 주변에서 파랑특성에 관한 3차원수치해석(불규칙파의 경우) (3-Dimensional Numerical Analysis of Air Flow inside OWC Type WEC Equipped with Channel of Seawater Exchange and Wave Characteristics around Its Structure (in Case of Irregular Waves))

서지정보

· 발행기관 : 한국해안,해양공학회
· 수록지 정보 : 한국해안·해양공학회논문집 / 30권 / 6호 / 253 ~ 262페이지
· 저자명 : 이광호, 이준형, 정익한, 김도삼

초록

진동수주형(OWC) 파력발전구조물(WEC)은 진동수주실 내의 수위진동에 의해 발생된 공기흐름을 Power-TakeOff (PTO) 시스템을 통해 전기에너지로 회수하는 시스템이다. 일반적으로 PTO 시스템에서 높은 공기유속을 획득 하기 위해서는 해수에 비해 상대적으로 적은 단면적을 갖는 공기실이 요구되므로 정확한 공기유속을 모의하기 위 해서는 3차원적인 해석이 요구된다. 본 연구에서는 불규칙파동장을 대상으로 해수소통구를 구비한 진동수주형 파력 발전구조물의 동적응답을 수치해석적으로 검토하였다. 수치해석에는 오픈소스 기반의 OpenFOAM 및 FOAM 확장 커뮤니티를 위한 파동장 해석을 위해 개발된 OLAFLOW를 적용하였다. 선행연구와 동일한 형상의 해수소통구와 OWCWEC에 불규칙파랑이 입사한 경우 공기실 내에서 3차원공기흐름과 구조물 주변에서 파랑변형 및 해수소통구 내에 서 3차원해수흐름 등에 관한 변동특성을 논의하였다. 이로부터 유의파에 대한 Ursell 수가 클수록 공기실 내 최대 공기흐름속도가 증가하며, 공기실 내부에서 외부로 유출되는 공기속도가 외부에서 공기실 내부로 유입되는 공기속 도보다 더 크다는 사실을 알 수 있었다.

영어초록

Oscillating Water Column (OWC) Wave Energy Converters (WEC) harness electricity through a PowerTake-Off (PTO) system from the induced-airflow by seawater oscillating inside a chamber. In general, an air chamber with a relatively small cross-sectional area is required compared to seawater chamber to obtain highvelocity air in the PTO system, and in order to simulate an accurate air flow rate in the air chamber, a threedimensional study is required. In this study, the dynamic response of OWC-WEC that is equipped with the channel of seawater exchange for the case of irregular waves has been numerically studied. The open source CFD software, OLAFLOW for the simulation of wave dynamics to the openFOAM and FOAM-extend communities, was used to simulate the interaction between the device and irregular waves. Based on the numerical simulation results, we discussed the fluctuation characteristics of three dimensional air flow in the air-chamber, wave deformation around the structure and the seawater flow inside the channel of seawater exchange. The numerical results the maximum air flow velocity in the air-chamber increases as the Ursell value of the significant wave increases, and the velocity of airflow flowing out from the inside of air chamber to the outside is greater than the speed of flowing into the air chamber from the outside.

참고자료

· 없음