Kim, Min-Seong;Park, Jae-Cheol;Jang, Seok-Gi;Kim, Seong-Jong
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2011.05a
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pp.80-80
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2011
세계 기후 변화와 불안정한 유가 변화에 대응하고 국내산업의 저탄소 녹색성장을 위해 신재생에너지 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 해양에너지 중에서 조류발전은 대규모 댐을 건설할 필요가 없어 비용이 적게 소요되고 특히 날씨 변화나 계절에 관계가 없고, 발전량이 예측 가능하므로 신뢰성 있는 에너지원으로 적용이 가능하다. 조류발전기 블레이드에 폴리머계 복합재료와 스테인리스강이 대부분인데, 이 재료는 특정 회사에서만 제작 가능하며, 충격에 약하고, 균열전파 속도가 빠르며, 대단히 고가이며, 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이러한 조류발전에 사용되는 블레이드는 가혹한 부식, 캐비테이션 그리고 침식환경에 노출되어 있어 내구성이 우수한 제품개발이 대단히 중요하며, 조류발전 블레이드를 동합금으로 제작시, 내식성이 뛰어나며 구리의 특성상 해양생물 서식을 방지할 수 있고, 내캐비테이션 특성, 내구성, 가공성 및 유지보수가 용이한 장점이 있다. 이러한 동합금에 WC-27NiCr와 WC-10Co4Cr를 초고속 화염용사(HVOF)를 이용하여 코팅층의 캐비테이션 특성 및 전기화학적 거동을 연구하였다. 본 연구에서는 조류발전용 블레이드의 재료로 사용하려는 동합금에 WC-27NiCr와 WC-10Co4Cr이 용사코팅된 시험편을 사용하였다. 다채널 부식시험기인 WonA-tech WMPG-1000을 이용하여, 자연전위를 측정하였으며, 분극실험은 자체 제작한 홀더를 사용하여 $0.3318cm^2$를 노출 시켜 실험하였다. 기준전극은 은/염화은 전극을, 대극은 백금 전극을 사용하였다. 양분극과 음분극 실험을 통해 개로전위에서의 부식거동을 확인하였고, 정전위 실험도 실시하였다. 실험 종료 후 3D현미경 및 전자주사현미경(SEM)을 사용하여 코팅층 표면의 손상거동을 관찰하였다. 캐비테이션 실험은 ASTM-G32 규정에 의거하여 압전효과를 용한 진동발생 장치(RB 111-CE)를 사용하였다. 수조는 전기화학적 부식의 영향을 고려하여 아크릴로 제작하였고, 시험편은 실험장비에 맞게 파인커팅머신을 이용하여 $20mm{\times}20mm$로 절단하여 사용하였으며 혼과 대향하도록 하여 1mm 간격을 두어 실험하였다. 실험 실시 전, 미소전자저울을 사용하여 무게감소량을 측정하였으며 표면관찰을 통하여 캐비테이션 거동을 관찰하였다.
Recently the wind energy has been alternatively used as a renewable energy resource instead of the mostly used fossil fuel due to its lack and environmental issues. This work is to propose a structural design and analysis procedure for development of the 500W class small wind turbine system which will be applicable to relatively low speed region like Korea and for the domestic use. The wind turbine blade was performed structural analysis including stress, deformation, buckling, vibration and fatigue. In addition, the blade should be safe from the impact damage due to FOD(Foreign Object Damage) including the bird strike. MSC.Dytran was used in order to analyze the bird strike penomena on the blade, and the applied method Arbitrary Lagrangian-Eulerian was evaluated by comparison with the previous study results. Finally, the structural test was carried out and its test results were compared with the estimated results for evaluation of the designed structure.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.3
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pp.23-30
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2003
In this study, the various load cases by specified by the IEC61400-1 international specification and GL Regulations for the wind energy conversion system were considered, and a specific composite structure configuration which can effectively endure various loads was proposed. In order to evaluate the structure, the structural analysis for the composite wind turbine blade was performed using the finite element method(FEM). In the structural design, the acceptable configuration of blade structure was determined through the parametric studies, and the most dominant design parameters were confirmed. In the stress analysis using the FEM, it was confirmed that the blade structure was safe and stable for all the considerd load cases. Moreover the safety of the blade root joint with insert bolts, newly devised in this study, was checked against the design loads and also the fatigue loads. The fatigue life for operating more than 20 years was estimated by using the well-known S-N linear damage rule, the load spectrum and Spera's empirical equations. The full-scale static test was performed under the simulated aerodynamic loads. from the experimental results, it was found that the designed blade had the structural integrity. Furthermore the measured results were agreed with the analytical results such as deflections, strains, the mass and the radial center of gravity. The studied blade was successfully certified by an international institute, GL, of Germany.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.20
no.11
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pp.1025-1032
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2010
Gas turbine compressor blades used in a combined cycle power plant are possibly damaged and fractured during their operation. There are two possible causes of the failure of compressor blades; one is a defect of material quality which can be detected through some microscopic inspections for the fracture section, the other is high cycle fatigue problem caused by vibration and can be diagnosed by carrying out dynamic characteristics analysis for the blades. In this paper, in order to determine the cause of the failure of compressor blades in a combined cycle power plant, examination of the fracture section and the propagation mechanism of the crack via stress analysis are performed. Dynamic characteristics analysis via FRF estimation is also performed to identify the cause of failure.
The outside environment is very severe while aircraft is cruising. Especially small
particle of icing in cold air condition can have negative influence on aircraft
performance. If ice particle is attached to leading edge of wing, it can change wing
configuration and decrease flight quality. If icing particle is attached to inlet of engine,
it can damage compressor blade and have negative influence to aircraft safety. We
make icing simulation device with liquid air system for analyzing about variation of
engine performance due to incoming of icing to engine.
Pyrotechnic separation devices have been widely used as holding and release mechanism for deployable appendage. However, pyro-shock can cause temporal or permanent damage on shock sensitive components such as electronics, mechanism, and brittle components. This study proposed a low-stiffness blade based passive shock absorber using a multi-layered stiffener laminated with viscoelastic acrylic tapes for reducing transmitted pyro-shock upon explosion of pyrotechnic separation devices. The multi-layered structure with viscoelastic tape has high-damping characteristics to effectively secure structural integrity of low-stiffness blades under the launch environment. The design effectiveness was verified through a shock test by dropping a pendulum. The structural integrity of the shock absorber under a launch environment was evaluated through structural analysis under load conditions with a deployable payload.
The CM247LC, a Ni-based superalloy material used for gas turbine hot gas path parts, is casted using directionally solidified technology to analyze the mechanical properties and microstructures through HIP (Hot Isostatic Pressing) and post-heat treatment, and to derive optimal HIP treatment conditions. The CM247LC material is being researched in various ways as an alternative material for prototyping gas turbine blades. In particular, the blade rotating part is exposed and operated in a high temperature and high-pressure environment, and when damaged, it may cause huge economic losses. Therefore, in order to use the CM247LC material as prototyping materials for gas turbine blades, the reliability of the microstructure and mechanical properties must be verified. In this study, after casting rod test specimens using CM247LC material by directionally solidified technology, after that the specimens were performed by HIP treatment and post-heat treatment to test two HIP conditions designed by KEPCO to derive the possibility of prototyping of CM247LC material and optimization of HIP treatment conditions. Additionally, the properties of CM247LC material were compared to the GTD111DS material using for 1,300℃ class gas turbine blades.
The ruptured blade which is rotating at high speed can damage severely the all stage compressor blades and the turbine components. If the shattered blades flow downstream inside the turbine parts, then the turbine blades and vanes can be damaged. The small parts of shattered blades which are flowed into the turbine parts pass through without any damages in the leading edge of the first stage stationary blades. Then they bump against the convex side of the leading edge of the first stage moving blades and the trailing edge of the first stage stationary blades repeatedly. The debris of shattered blades may plug the cooling holes in the turbine blades and vanes. The dent damage and the coating delamination could be also occurred by the debris of shattered blades flowed downstream inside the combustion liner and the transition piece. This paper analyzes the influence on the turbine components and the damage mechanism and characteristics in case of the damaged blade of the multiple-stage axial flow compressor.
Ni-base superalloy has excellent resistance to extreme environments such as high temperatures and high stresses and are used as materials for large gas turbines. In this paper, the specimens were taken from the blade that were used for a long time, and their life span was studied by microstructure analysis and avoidance of cursing. The microstructural analysis of the specimens was carried out using a OM and SEM to observe the coarsening, carbides on gamma prime. Low-cycle fatigue tests were performed on new material and airfoil of long time-used blade. The test was conducted under various deformation conditions and temperature conditions of $760^{\circ}C$ and $870^{\circ}C$. The low cycle fatigue test was carried out using the Coffin-Manson equation and the fatigue life was predicted. After the test, crack path and fracture surface were analyzed using SEM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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