• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제30권6호
• /
• pp.669-676
• /
• 2006

The optimum design and the performance analysis software called POSEIDON for the HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) is developed by use of BEMT, which is the standard computational technique for prediction of power curves of wind turbines. The Prandtl's tip loss theory is adopted to consider the blade tip loss. The lift and the drag coefficient of S-809 airfoil are predicted via X-FOIL and the post stall characteristics of S-809 also are estimated by the Viterna's equations.$^{[13]}$ All the predicted aerodynamic characteristics are fairly well agreed with the wind tunnel test results. performed by Sommers in Delft university of technology. The rated power of the testing rotor is 20kW(FIL-20) at design conditions. The experimental aerodynamic parameters and the X-FOIL data are used for the power Prediction of the FIL-20 respectively The comparison results shows good agreement in power prediction.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제27권7호
• /
• pp.906-913
• /
• 2003

The purpose of this 3-D numerical simulation is to evaluate the application of a commercial CFD code to predict 3-D flow and power characteristics of wind turbines. The experimental approach, which has been main method of investigation, appears to be its limits, the cost increasing with the size of the wind turbines, hence mostly limited to observing the phenomena on rotor blades. Therefore. the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques and Navier-Stokes solvers are considered a very serious contender. The flow solver CFX-TASCflow is employed in all computations in this paper. The 3-D flow separation and the wake distribution of 2 and 3 bladed Horizontal Axis Wind Turbines (HAWTs) are compared to Heuristic model and smoke-visualized experimental result by NREL(National Renewable Energy Laboratory). Simulated 3-D flow separation structure on the rotor blade is very similar to Heuristic model and the wake structure of the wind turbine is good consistent with smoke-visualized result. The calculated power of the 3 bladed rotor by CFD is compared with BEM results by TU-Delft. The CFD results of which is somewhat consist with BEM results. under an error less than 10%.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제15권1호
• /
• pp.21-26
• /
• 2012

In this investigation, the aerodynamic performance evaluation of a 1MW class blade has been performed with the purpose of the verification of target output and its clear understanding of flow field using CFD commercial code, ANSYS FLUENT. Before making progress of CFD analysis the HERACLES V2.0 software based on blade element momentum theory was applied for confirmation of quick and approximate performance in the preliminary stage. The blade was designed to produce the target output of a 1MW class at a rated wind speed of 12m/s, which consists of five different airfoils such as FFA W-301, DU91-W250, DU93-W-210, NACA 63418 and NACA 63415 from hub to tip. The mechanical power by CFD is approximately 1.195MW, which is converted into the electrical power of 1.075MW if the system loss is considered to be 0.877.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.230-238
• /
• 2011

100 kW 용량의 조류발전용 수평축 터빈(HAT)임펠러의 성능에 대한 연구를 위하여 단면 및 날개 끝 형상을 변형시킨 지름700 mm의 모형 임펠러를 설계하고 부산대학교 예인수조에서 모형 시험을 수행하였다. 축척효과를 확인하기 위하여 각각의 임펠러에 대하여 회전수를 바꾸어 레이놀즈수 변화에 따른 특성을 살펴보았으며 날개끝속도비(TSR)별로 비교 검토 하였다. 본 연구에서 제안된 레이크 임펠러의 성능이 기존 임펠러 보다 우수함을 확인 하였으며 추후 실험시설을 보완하여 보다 큰 레이놀즈수에서 실험을 수행하고 계산과 비교할 예정이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.60.1-60.1
• /
• 2011

본 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 다분야 통합 최적 설계를 위하여, 진동하는 비정상 공력하중에 의한 작동 수명을 고려한 최적화 과정을 수행하였다. 최적화 대상으로는 NREL의 1.5MW 급 풍력터빈을 baseline 으로 하였고, NREL의 FAST 프로그램을 이용하여 발전기의 정격 출력 및 블레이드에 작용하는 비정상 공력 하중 특성을 분석하였다. 최적화 수행 시 블레이드 형상의 효율적인 구현을 위해 형상모델링 함수를 이용하여 코드 길이와 트위스트 분포를 모델링하였다. 그리고 상용 MDO Framework 인 Piano를 이용하여 블레이드 루트부의 비정상 공력하중 조건을 완화시키는 최적화 설계를 수행하였다. 정격출력을 유지하면서도 Out of Plain 방향의 하중 조건을 개선하여 보다 긴 작동 수명을 기대할 수 있는 블레이드 형상을 설계하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
• /
• 제4회(2015년)
• /
• pp.563-568
• /
• 2015

풍력터변의 성능을 높이기 위한 방법으로 최근 해외에서는 쉬라우드를 장착하여 유입 유량을 증진시키는 형상에 대한 새로운 아이디어가 제안되고 시범적으로 적용되고 있다. 본 연구에서는 쉬라우드가 장착된 수평축 풍력터빈에 대해서 EDISON CFD를 이용하여 쉬라우드 내부로 유입되는 질량 유량의 변동을 몇 가지 형상에 대해 수치적으로 비교 분석하였다. 유동장은 비압축성 난류유동으로 가정하였으며, 수치 해석 결과로부터 쉬라우드 주변의 순환의 세기를 형상 변동에 따라 도출하였다. 쉬라우드 형상으로는 캠버를 갖는 goe 417 에어포일을 두 개의 받음각(5도, 10도)에 대해서 수치해석을 수행하였으며, 브림을 갖는 디퓨저 형상(Wind-lens)에 대해서도 유입 유량 변동과 순환 세기에 대해 수치해석을 수행하고 결과를 상호 비교하였다. 본 연구를 통해 쉬라우드가 발생시키는 순환에 의한 유입 유량 증가 현상을 파악할 수 있었으며, 이로써 풍력터빈의 출력을 증대시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.163.2-163.2
• /
• 2011

Due to global warming, the need to secure an alternative resource has become more important nationally. Due to the high tidal range of up to 9.7m on the west coast of Korea, numerous tidal current projects are being planned and constructed. To extract a significant quantity of power, a tidal current farm with a multi-arrangement is necessary in the ocean. The rotor, which initially converts the energy, is a very important component because it affects the efficiency of the entire system, and its performance is determined by various design variables. The power generation is strongly dependent on the size of the rotor and the incoming flow velocity. However, the interactions between devices also contribute significantly to the total power capacity. Therefore, rotor performance considering the interaction problems needs to be investigated for generating maximum power in a specific field. This paper documents the characteristics of wake induced by horizontal axis tidal current power turbine.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제29권5호
• /
• pp.73-80
• /
• 2009

A tidal current turbine is designed and analyzed numerically by using blade element momentum theory. The rated power has a limitation because the diameter of the tidal current turbine cannot exceed the depth of sea water. This study investigates a horizontal axis tidal-current turbine with a rated power of 500 kW. NACA-6 series laminar foil shape is used for basic airfoil along the blade span. The distributions of chord length and twist angle along the blade span are obtained from the hydrodynamic optimization procedure. Prandtl's tip loss correction and angle of attack correction considering the three-dimensional effect are applied for this study. The power coefficient curve shows maximum peak at the rated tip speed ratio of 6.0, and the maximum torque coefficient is developed at the tip speed ratio of 4. The drag coefficient reaches about 0.85 at the design tip speed ratio.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.474-477
• /
• 2009

본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력발전 블레이드에 대한 정격풍속과 낮은 풍속 영역을 고려하여 풍속에 대한 다점 최적설계를 수행하였다. 다점 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드이다. 최적화 과정을 통해 얻어진 최적해의 집합에 대하여 L2 Norm을 통한 파레토분석을 하였으며, 이를 통해 기저형상의 연간 에너지생산량과 설비 이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.444-447
• /
• 2009

The optimum design and the performance analysis software called POSEIDON for the HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) was developed by use of BEMT. The Prandtl's tip loss theory was adopted to consider the blade tip loss. The aerodynamic characteristics of NACA 63415 airfoils were predicted via X-FOIL and the post stall characteristics were estimated by the Viterna's equations. All the predicted aerodynamic characteristics are fairly well agreed with the Velux wind tunnel test results. The rated power of the testing rotor is 5kW at design conditions. The power, estimated by use of predicted lift and drag coefficient via X-FOIL becomes a little higher than experimental one.