• Proceedings of the KSME Conference
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• 2004.11a
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• pp.643-648
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• 2004

This paper is dedicated to the thermoelastic modeling and dynamic response of the rotating blades made of functionally graded ceramic-metal based materials. The blades modeled as non-uniform thin walled beams fixed at the hub with various selected values of setting angles and pre-twisted angles. In this study, the blade is rotating with a constant angular velocity and exposed to a steady temperature field as well as external excitation. Moreover, the effect of the temperature gradient through the blade thickness is considered. Material properties are graded in the thickness direction of the blade according to the volume fraction power law distribution. The numerical results highlight the effects of the volume fraction, temperature gradient, taper ratio, setting angle and pre-twisted angle on the dynamic response of bending-bending coupled beam characteristics are provided for the case of a biconvex cross section and pertinent conclusions are outlined.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.14 no.6
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• pp.486-494
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• 2004

This paper addresses the dynamic modeling and closed-loop eigenvibration analysis of composite rotating pretwisted fan blade modeled as non-uniform thin-walled beam with bi-convex cross-section fixed at the certain presetting angle and incorporating piezoelectric induced damping capabilities. The blade model incorporates non-classical features such as transverse shear, rotary inertia and includes the centrifugal and Coriolis force field. A velocity feedback control law relating the piezoelectiriccally induced transversal bending moment at the beam tip with the appropriately selected kinematical response quantity is used and the beneficial effects upon the closed loop eigenvibration of the blade are highlighted.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2003.11a
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• pp.1684-1689
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• 2003

This paper concerns the analytical modeling and dynamic analysis of advanced cantilevered blade structure implemented by a dual approach based on structural tailoring and viscoelastic materials technology. Whereas structural tailoring uses the directionality properties of advanced composite materials, the passive materials technology exploits the damping capabilities of viscoelastic material(VEM) embedded into the host structure. The structure is modeled as a composite thin-walled beam incorporating a number of nonclassical features such as transverse shear, secondary warping, anisotropy of constituent materials, and rotary inertias. The case of VEM spreaded over the entire span of the structure is considered. The displayed numerical results provide a comprehensive picture of the synergisitic implications of the application of both techniques, namely, the tailoring and damping technology on vibration response of thin-walled beam structure exposed to external time-dependent excitations.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2003.11a
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• pp.944-949
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• 2003

This paper addresses the control of free and dynamic response of composite rotating pretwisted blade modeled as non-uniform thin-walled beam fixed at the certain presetting and pretwisted angle and incorporating piezoelectric induced damping capabilities. A distributed piezoelectric actuator pair is used to suppress the vibrations caused by external disturbances. The blade model incorporates non-uniform features such as transverse shear, secondary warping and includes the centrifugal and Coriolis force field. A velocity feedback control law relating the piezoelectiriccally induced transversal bending moment at the beam tip with the appropriately selected kinematical response quantity is used and the beneficial effects upon the closed loop eigenvibration and dynamic characteristics of the blade are highlighted.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.136-137
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• 2007

LCD 패널의 전기전도에 대한 물량여부를 측정하기 위한 프르브 유니트의 핵심소자 중 하나인 블레이드 타입의 핀을 제작하는데 있어서 주 소재인 베릴륨니켈 박판의 식각 조건에 대하여 연구하였다. 사용된 베릴륨니켈 기판의 두께는 $20{\mu}m$이며, DFR을 이용하여 패터닝하였고 염화제이철 및 황산을 첨가한 용액을 이용하여 침전법으로 단면 식각을 실시하였다. 베릴륨니켈 박판은 2mol의 염화제이철에 1mol의 황산을 첨가한 용액으로 $40^{\circ}C$의 온도에서 식각하였을때 가장 빠른 식각을 보였으며, 그에 따라 식각된 면의 상태도 매우 깨끗하고 수직 가까운 식각면이 나타남을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2002.04a
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• pp.512-519
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• 2002

본 연구에서는 임의의 형상의 다중세포 단면을 갖는 복합재료 블레이드에 대한 유한요소 구조해석을 수행하였다. 보 해석 모델은 구조연성 효과와 단면 벽의 두께, 횡 전단변형, 비틀림과 연관된 워핑 및 워핑구속효과 등을 고려하고 있다. 블레이드 힘-변위 관계식은 Reissner의 반복족에너지 함수를 이용한 혼합이론을 적용하여 유도하였다. 이 관계식은 굽힘 및 전단에 대해서는 Timoshenko 보의 형태로 그리고 비틀림 변형은 Vlasov 이론으로 근사하고 있다. 결과적인 [7×7] 구조강성 행렬은 전단변형 및 전단강성계수들을 특이한 가정에 의존하지 않고도 해석적으로 기술하고 있다. 본 정식화 과정을 통해서 구한 보 이론을 이중세포로 구성된 에어포일 형상의 복합재료 블레이드에 적용하였으며, 기존의 실험 연구 및 다차원 유한요소해석 결과들과 비교 연구를 수행하여 본 해석모델의 타당성을 보이고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.11a
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• pp.42-42
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• 2000

선형 터빈 익렬에 유입되는 자유흐름 난류 강도의 변화에 따른, 터빈 블레이드에서의 대류 열전달 현상에 대한 연구를 수행하였다. 익렬은 5개의 볼레이드를 선형으로 배치하여 구성하였으며, 현의 길이에 근거한 레이놀즈 수는 2.5${\times}$$10^5$, 3.5${\times}$$10^5$ 이다. 자유 흐름의 난류 강도는 익렬의 도입부에 설치된 격자의 형상에 따라 1.3%, 3.7%, 7.0%, 7.8%의 값을 나타내었다. 자유흐름의 난류강도는 정온 열선유속계로 측정하였으며, 블레이드 표면 온도 분포는 열전대를 사용하여 측정하고, 금속박판을 사용하여 균일한 열유속을 공급하였다.(중략)

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.30 no.2
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• pp.111-117
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• 2017

In this paper, a local deformation effect in thin-walled box beams is investigated via a finite element modal analysis. The analysis is carried out for single-cell and multi-cell box beam configurations. The single-cell box beam with and without a neck, which mimics a simple wind-turbine blade, is analyzed first. The results obtained by shell elements are compared to those of one-dimensional(1D) beam elements. It is observed that the wall thickness plays a crucial role in the natural frequencies of the beam. The 1D beam analysis deviates from the shell analysis when the wall thickness is either thin or thick. The shell modes(local deformations) are dominant as it becomes thin, whereas the shear deformation effects are significant as it does thick. The analysis is extended to the single-cell box beam with a neck, in which the shell modes are confined to near the neck. Finally the multi-cell box beam with a taper, which is quite similar to real wind-turbine blade configuration, is considered to investigate the local deformation effect. The results reveal that the 1D beam analysis cannot match with the shell analysis due to the local deformation, especially for the lagwise frequencies. There are approximately 5~7% errors even if the number of segments is increased.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.64.2-64.2
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• 2011

해상용(offshore) 부이(bouy)는 선박의 항로를 지시하거나 암초, 침몰선 등 항해상의 위험물을 알리기 위해 사용 되며, 야간을 위해 등화장치를 설치한 것을 등부표라 한다. 등부표는 야간 점등을 위해 자체 전력 생산시스템을 갖추고 있으나, 기존의 태양광을 이용한 전력 시스템은 해상 환경에 따른 제약이 많아 안정적인 운영이 어려우므로 풍력 발전기(wind turbine)를 이용한 하이브리드 전력 생산시스템으로의 전환이 필요한 실정이다. 선행 연구는 수직축(vertical axis) 양력(lift) 및 항력(drag) 조합형 해상용 풍력발전기 개발에 대하여 수행하였으나, 본 논문에서는 풍력발전기의 효율 증대를 위해 날개 길이 및 후면부 절개 비율에 따른 수직축 풍력발전기 특성에 대하여 연구하였다. 풍력발전기의 설치조건은 선행연구와 동일하게 등명구 교체 작업을 원활하게 하기 위하여 설치 공간을 $1m{\times}1m$로 제한하였으며, 등부표의 구조를 고려하여 최상단에 지지 프레임을 별도로 구성 하였다. 풍력발전기의 블레이드는 0.6mm의 알루미늄 박판을 절곡하여 NACA 4418의 외형을 가지도록 제작하였고, 블레이드 설계 시 에어포일의 후면부를 절개하여 양력과 항력을 효과적으로 이용하며 저속과 고속에서 높은 효율을 가지도록 설계하였다. 또한 블레이드 날개 길이와 후면부 절개 비율에 따른 풍력발전기 특성을 실험을 통해 비교하여 기준 해상 풍속에서 블레이드 설계 최적화를 수행하였으며 비교 모델 대비 약32% 발전량이 증가한 설계변수 조합을 구하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.29 no.7 s.238
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• pp.976-982
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• 2005

This paper is dedicated to the thermoelastic modeling and dynamic response of the rotating blades made of functionally graded ceramic-metal based materials. The blades are modeled as non-uniform thin walled beams fixed at the hub with various selected values of setting angles and pre-twisted angles. In this study, the blade is rotating with a constant angular velocity and exposed to a steady temperature field as well as external excitation. Moreover, the effect of the temperature gradient through the blade thickness is considered. Material properties are graded in the thickness direction of the blade according to the volume fraction power law distribution. The numerical results highlight the effects of the volume fraction, temperature gradient, taper ratio, setting angle and pre-twisted angle on the dynamic response of bending-bending coupled beam characteristics and pertinent conclusions are outlined.