무차원 구조해석법을 이용한 하이브리드 플라이휠 로터의 설계

소개글

무차원 구조해석법을 이용한 하이브리드 플라이휠 로터의 설계에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

Wh, 5 kWh, 그리고 100 kWh인 로터를 설계하였다. 최적설계를 위해서 설계변수로는 허브를 포함한 로터의 두께와 높이 등 로터의 기하학적 치수 tm로 설정하였다. 그리고 목적함수는 로터의 최대저장에너지 E를 최대화시키는 것이며, 구속조건으로 로터의 각 부분에서 로터의 강도비 R가 1을 초과하지 않도록 설정하였다. 이에 대한 최적설계 정식화는 다음과 같다.
Find tm (m=1,2,3,...)
Maximize (27)
Subject to R<1
최적설계를 수행한 후 결정된 플라이휠 로터의 주요 사양을 표 3.에 나타내었다. 최적설계 결과로부터 형상비례함수 c의 변화에 따른 가용에너지와 고유진동수의 변화를 계산하여 그림 5.에 나타내었다. 여기서 형상비례함수와 가용에너지, 그리고 고유진동수와의 관계로부터 쉽고 빠르게 0.5 kWh, 5 kWh, 100 kWh의 가용에너지를 갖는 로터를 설계할 수 있다.
무차원 구조해석법을 이용해서 계산한 0.5 kWh, 5 kWh, 100 kWh급 플라이휠 로터의 주요 사양을 형상비례함수 c에 따라서 표 4.에 나타내었다.
5. 결 론
본 연구에서는 다양한 용량 및 크기를 갖는 플라이휠 로터 설계를 위한 방법으로 무차원 해석이론을 이용한 방법을 제시하였다. 무차
원 구조해석법은 내부응력은 일정하게 유지시키면서 로터의 크기에 대한 에너지 저장용량, 회전속도, 경화시 온도차, 간섭량, 그리고 고유진동수 등을 고려하여 설계자가 원하는 사양의 플라이휠 로터를 쉽고 빠르게 설계할 수 있는 방법이다. 그리고 분산전력용 에너지 저장장치 플라이휠 로터의 설계에 무차원 구조해석법을 적용한 설계방법을 그 예로서 제시하였다. 또한 대형 플라이휠 로터의 안전성과 안정성 확보를 위한 일련의 시험은 무차원 구조해석 이론에 의하여 축소된 모델을 사용함으로서 제작 및 시험에 따르는 비용의 절감을 가져올 수 있다.
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