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에너지와 전력 산업에 대한 시뮬레이션

视频: 欧拉多相流大尺寸界面(LSI)模型让混合和分层流模拟成为可能。

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성능개선안 도출

다중 물리 시뮬레이션 및 설계 탐색이 에너지 분야에서 지원 해야 하는 가장 어려운 문제를 해결하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 알아보십시오.

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STAR-CCM +는 실제 운전 조건에서 실제 크기의 발전 시설에 대한 CFD 시뮬레이션을 가능하게하고 더 효율적이고 강건하면서 내구성있는 설계를 위한 기회를 주는 최상의 접근법을 제공합니다.

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천연가스, 혼합가스, 합성가스, 액체 연료 혹은 석탄 등을 이용하는 발전기로 생산된 에너지와 전력의 정확한 예측을 위해 STAR-CCM+를 이용하여 시뮬레이션 할 수 있습니다. 효율과 신뢰도를 최대화하기 위한 유량과 압력강하를 예측할 수 있고, 과열점, 열응력, 피로 파괴를 피하기 위한 시스템 수준에서의 열적 성능 해석도 가능합니다. 또한, 화염공학(Flame Dynamics)과 배출가스 저감을 관리하기 위한 복잡한 화학식을 가진 연소거동 해석도 가능합니다.

더 나은 원자로는 더 좋은 시뮬레이션에서 나옵니다. STAR-CCM+는 복잡하고 정교한 정상상태 및 비정상상태의 난류모델, 열전달 모델과 비등 모델을 통해서 열유속 예측, 원자로 냉각 시뮬레이션, 원자로의 열수력 시뮬레이션, 광범위한 설계 탐색 기능 그리고, 불확실성에 대한 정량화가 가능합니다.

펌프, 펌프 터빈 및 양수식 에너지 저장 시스템(해양 유체동역학 (MHK) 장치), 프란시스 수차, 카플란 수차, 펠톤 터빈과 같은 수력 발전 터빈의 가장 효율이 좋게 하기 위해, 최고효율점(Best Efficiency Point)에서 가동하거나 광범위한 작동 조건에서 가동할 것인지에 대해서, STAR-CCM +는 수력학적 유동, 수두, 압력 맥동(Pressure Pulsation), 진동, 재순환 유동과 누수뿐만 아니라, 캐비테이션 현상도를 정확하게 예측할 수 있습니다.

지속 가능한 에너지 이용을 돕기 위해서도 STAR-CCM+를 활용할 수 있습니다. 단일 풍력터빈에 대한 공력뿐 아니라 모터실 냉각에 필요한 열관리 방법을 시뮬레이션할 수 있고, 풍력단지내 터빈 후류의 난류거동과 연간에너지 생산량(AEP)에 미치는 지형의 영향 등을 고려한 최적화된 터빈 배치도를 만들어 낼 수 있습니다. 또한, 파도의 영향, 계류용 밧줄의 체결 전략과 연안에 설치된 풍력 터빈과 연계된 해상 플랫폼의 동역학적 거동을 예측은 물론, 직달태양복사 증기 발생시스템(Direct Solar Steam Generating System)을 시뮬레이션 할 수 있습니다.

상세설명

에너지와 전력 분야에 대한 혁신에 대한 요구가 가속화됨에 따라 다중물리 시뮬레이션이 필요하게 되었습니다.

값 비싼 물리적 시험 비용과 지나치게 단순화된 계산결과는 기계 효율 및 신뢰성 증대, 배출가스 저감을 위한 다중물리 시뮬레이션에 대한 필요성을 높이고 있습니다.

에너지 수요가 전세계적으로 지속적으로 증가함에 따라, 국가별로 화석연료, 원자력 및 신재생에너지를 결합하여 그들만의 에너지 정책을 정의하려 합니다. 환경적 지속 가능성, 기술적 타당성과 경제성 사이에서 적절한 균형을 유지하면서 충분한 에너지를 만들어내는 것이 공통 목표이고, 그러한 목표를 위한 절충안들이 에너지 및 발전 장비 제조업체 간의 혁신을 위한 주요 동기로 작용합니다.

더 나은 설계를, 보다 빠르게.

에너지 및 발전 산업에 종사하는 고객의 일반적인 요구사항은 자신들의 발전설비가 최고의 효율로 가동되길 원하고, 작은 효율 상승이 전세계의 제조업체와 그들의 고객, 에너지 소비자들에게 상당한 경제적 이득을 가져올 수 있다고 말합니다.
 
게다가, 우리의 고객은 자신들의 기계 설비가 최고의 신뢰성, 내구성, 안전성 그리고 연료 유연성을 유지하길 원하는 반면에 배출가스, 진동과 과열점을 최소화하고, 소음도 억제하고 싶어합니다.
 
기계의 성능을 향상시키기 위해서는, 균형에 대한 필요성이 요구됩니다. 예를 들면, 가스터빈과 같은 발전시설에서 효율을 향상시킬 수 있도록 하기 위해서 더 높은 온도에서 가동을 하게 되면, 이는 바로 Nox와 같은 배출가스를 더 많이 만들어낸다는 것과 직접적으로 관련이 있습니다.



​STAR-CCM+를 Optiamte+ 혹은 HEEDS와 함께 사용하게 되면, 에너지 및 발전분야의 엔지니어들은 아래에서 설명하는 기능을 통해서 더 나은 설계를 빠르게 탐색할 수 있고 수용 가능한 균형점을 찾아내어, 여러 개의 목적함수에 대한 균형을 균형을 맞출 수 있도록 지원합니다.

  • 복잡한 3D CAD형상을 가진 실제와 같은 시스템에서도 강건한 격자를 생성하고, 수많은 설계 변수에 따른 성능 예측을 위한 효과적인 해석을 통한 향상된 프로세스 자동화
  • 효율적인 비정상상태 계산, 뛰어난 해석 범위, 유연한 라이선스 정책과 이종 전산환경에서 효과적인 유지관리를 기반한 시뮬레이션 처리 속도 향상
  • 다상유동, 연소, Harmonic Balance , 유체와 고체간의 복합 열전달(CHT) 또는 통합 연산과 같은 높은 정확성을 가진 시뮬레이션
  • 자동화 된 전체탐색과 국부탐색을 동시에 수행하는 더욱 더 지능화된 설계 탐색 기능
  • 완벽한 민감도 및 강건성 평가

 

에너지 및 발전 산업에서의CFD 적용 분야

  • 터보 기계 및 회전 시스템

가스 터빈, 증기 터빈, 수력 발전용 터빈, 조류 터빈, 펌프, 압축기, 팬, 송풍기, 풍력 발전용 터빈 등에 적용됩니다.
예를 들어, 펌프와 수력 발전용 터빈의 압력(수두), 유효양정, 유동의 박리 및 재순환, 공동현상과 침식을 정확하게 예측하기 위해 STAR-CMC+를 사용할 수 있습니다. 가스터빈에서 블레이드 냉각성능은 신뢰성과 수명을 유지하면서도 효율을 높일 수 있는 중요한 설계 영역입니다.

  • 연소와 가열/냉각

버너, 용광로, 가스터빈 연소기, 보일러, 가마, 유동층(Fluidized bed), 가스 연료를 사용한 온수공급장치, 수냉식 혹은 공냉식 열교환기(냉각기), 배열회수보일러 등에 적용됩니다.
STAR-CCM+는 위와 같은 시스템에서의 연소효율, 연료 혼합 유효성/균일도, 화염의 안정성, 최대 온도, 온도 균일도, 고온/저온 유체의 혼합, 공기/연료의 혼합, 완전연소, 그리고 CO나 NOx의 배출량을 예측할 수 있습니다.

  • 보조 시스템 및 보조 장비(BOP) 

석탄 가공 및 분리장치(분쇄기, 분급기, 싸이클론 분리기), 집진기와 같은 필터, 유입구, 배출구/배기관, 디퓨져, 덕트와 풍향계, SCR, 소음기와 같은 배출가스 저감 장치 그리고, 기타 소음 저감 장치 등에 적용됩니다.
STAR-CCM+는 위와 같은 시스템에서 유동 균일도, 압력 손실, 과도한 소음, 분리기 효율과 관계된 설계 과제를 해결하는데 사용될 수 있습니다.

  • 발전기와 변압기

STAR-CCM+는 발전기와 변압기의 과열 방지를 위한 효과적인 열관리 전략을 수립하는데 도움을 줄 수 있습니다.

사례 연구

단순 시뮬레이션이 아닌 혁신!

설계 개선안을 만들어 내고 혁신 경쟁에서 선두를 유지하기 위해 우리 고객들이 어떻게 STAR-CCM+를 사용해 왔는지 살펴 보기.