• 한국항공우주학회지
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• 제34권10호
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• pp.1-6
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• 2006

본 연구에서는 3차원 날개의 실속 특성을 예측하였다. 날개의 실속 특성을 해석하기 위해 반복적 캠버변형 기법을 비평면 양력면 이론에 도입하였다. 반복적 캠버변형 기법은 기지의 2차원 에어포일 데이터를 이용하여 3차원 날개의 실속 특성을 해석한다. 날개의 한 단면에서의 캠버변형이 날개의 다른 단면에 미치는 영향은 다차원 뉴턴 반복법을 사용하여 고려하였다. 해석 결과는 실험값과 타 전산해석 결과와 비교하여 일치되는 결과를 보였다. 본 기법은 비틀림 또는 조종면을 갖는 어떠한 날개에도 적용이 가능하며 또한 날개와 날개의 상호 작용이 있을 때의 실속 특성도 예측 가능하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.61.1-61.1
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• 2011

풍력 터빈은 복잡한 바람 조건에 노출되어 운용 되는 시스템으로서 경제성과 신뢰성을 확보하기 위해서는 이러한 조건하에서 시스템에 작용하는 정확한 공력 하중 예측이 필요하다. 여러 조건 중에서도 요에러는 풍향이 수시로 바뀌기 때문에 피할 수 없는 비정상 유동 중에 하나이다. 본 연구에서는 이러한 요에러 발생시 공력 하중예측을 적절히 예측하기 위해서 와류 격자 기법을 기반으로 하는 비선형 와류 보정기법을 적용하였다. 비선형 와류 보정기법은 실속 이후의 공력 예측을 위해 기지의 공력 테이블을 이용하는 방법으로서 실속 이후의 공력 테이블 값의 양력과 와류 격자 기법에서의 양력 값이 일치하도록 순환(circulation)을 분포시키는 기법이다. 또한 요에러시에 발생할 수 있는 동적 실속을 계산하기 위해 Beddoes-Leishmen 동적 실속 모델을 비선형 와류 보정 기법에 적용하는 연구를 수행하였다. 요에러시 공력 하중 예측에 관한 수치해석 기법 연구의 적절성을 알아보기 위해 NREL-Phase VI Rotor 실험 결과와 비교 하였다. 그 결과 기존의 여타의 기법들과 비교하여 본 연구에서 제안한 기법의 적절성을 확인 할 수 있었다. 앞으로 본 연구를 바탕으로 다양한 비정상 공력 조건에 대한 풍력 블레이드의 공력 하중 해석에 대해 수행할 계획이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.253-256
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• 2006

BEMT나 wake method와 같이 2-D 에어포일의 데이터를 성능과 하중 해석에 이용하는 기법의 경우 에어포일 데이터의 정확도는 전체 결과에 큰 영향을 미친다. 풍력 블레이드와 같은 회정익에서는 2-D 에어포일 데이터를 실험 등을 통하여 정확히 얻어서 적용 시키더라도 예측 결과는 실제값과 큰 차이를 보이는 경우가 많다. 이는 회전익의 유동 특성에 의해 발생하는 실속 지연의 효과로 인한 것이며 이것은 입력에 사용되는 에어포일 데이터에는 반영되지 않으므로 자체적인 보정이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 현재 제시되어 있는 실속 지연 모델을 살펴보고 이를 불레이드의 성능과 하중 해석에 저용시켜 보아 그 유효성에 대하여 살펴보았다.

• 플랜트 저널
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• 제8권4호
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• pp.34-39
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• 2012

석탄화력발전소에서 저품위탄 연소시 통풍저항 변화로 인해 승압송풍기의 운전점에 영향을 주는 것을 분석하여 현재운전점 대비 실속시점을 예측하였다. 연료의 발열량이 낮을수록 통풍저항 증가 속도가 빨라지며, 통풍저항과 승압송풍기의 운전점과는 강한 상관관계가 있음을 확인하였다. 발열량이 낮을수록 통풍저항이 빨리 상승하며 이는 곧 승압송풍기의 운전점이 설계탄 대비해서 실속 한계운전점에 빨리 도달하게 된다. 이를 근거로 현재운전점 대비 한계운전점까지의 운전여유분과 발열량별 통풍저항 증가 속도를 계산하여 실속시점을 예측할 수 있어 송풍기 실속으로 인한 발전출력의 감소나 운전정지에 대비한 정비계획 수립 등 안정운전에 많은 도움이 될 것으로 예상한다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.59-59
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• 2017

무인 헬리콥터의 양력을 개선하기 위한 익형 설계 단계로서 두꺼운 익형(V1505A)과 얇고 처진 익형(V2008B)의 기본 두 익형의 특성을 예측하는데 있어 회전하는 블레이드의 현실적 조건을 반영한 3D 모델을 마련하고 성능을 예측하였다. Fluent를 이용한 400 mm 선형모델의 시뮬레이션에서는 V1505A 익형은 높은 받음각에서 안정적인 특성을 보인 반면 V2008B는 비교적 높은 동력효율 특성을 보였으나, 높은 받음각에서는 실속 이후 양력이 급락하는 특성을 나타낸다. 형성된 노드 수는 약 870,000개로 하였다. 시위길이 135 mm인 익형 V2008B의 형상은 ANSYS (Fluent v16.2)를 이용해 반경(길이) 1,502 (1,380) mm 의 로터 블레이드를 구성하였다. 충분하지 않은 유동장이 익형 표면에서의 유동의 영향에 영향을 주지 않도록 직경 20 m의 원방경계(far field)를 형성하였다. 사용된 매쉬의 형태는 정사면체 형태로 로터 표면으로부터의 첫 번째 두께 높이는 0.001 m이고 10개의 층으로 형성하였다. 정지 비행하는 헬리콥터의 상태를 가정하여 회전좌표계를 이용하여 정상상태의 유동을 해석하고 사용된 난류모델은 넓은 영역에서의 유동을 고려하여 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 내측그립 받음각 $6{\sim}22^{\circ}$에 대하여 현실적인 회전속도를 연동하여 600~1000 rpm을 적용하였다. 반복수(iteration)는 2000으로 하여 잔차값(residual)이 충분히 수렴하도록 하였다. 전체적으로 실제 헬리콥터가 발휘하는 양력보다는 낮은 수치로 예측되었으며 모델 및 해석 조건에 대한 검토가 필요해 보인다. 양력 값은 받음각 $10^{\circ}$에서 자중(약 68 kgf)을 극복하였고 받음각 $12^{\circ}$에 유상하중 20 kgf을 발휘하며 888 N의 양력을 보였다, 이어 받음각 $22^{\circ}$에서 실속 현상이 발생하였다. 받음각이 증가함에 따라 항력 역시 증가하였으며 받음각 $12^{\circ}$에서 121 N이었고 실속에 이르며 항력은 갑자기 증가할 것으로 예측된다. 본 연구는 변이 익형 개발의 선행 단계로 기본 익형에 대한 공력특성을 CFD 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 예측 값은 현실적 실험방법을 통하여 검증이 되어야 하며 이후 변이익형에 대한 예측과 설계가 가능하다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.358-361
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• 2010

A Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) code with transition prediction model is developed and the computational results on an oscillating airfoil are compared with the experimental data for OA209 airfoil. An approximated eN method that can predict transition onset points and the length of transition region is directly applied to the RANS code. The hysteresis loop in dynamic stall is compared for the computational results using transition prediction and fully turbulent models with the experimental data. Results with transition prediction show more correlation with the experimental data than the fully turbulent computation.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.124-129
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• 2007

동 연구에서는 전진비행하는 로터의 평균 유입류 예측기법 중 Drees 선형모델, 몇가지 변형된 형태의 Mangler & Squire 모델을 서로 비교하여 각 유입류 모델의 특성을 알아내고, KARI 자체 자유후류기법 코드의 해석결과를 함께 비교하여 각 유입류 예측기법의 특성을 파악하였다. 각 예측기법의 비교를 위해 유입류 실험치가 존재하는 로터에 대하여 전진비 0.15, 0.23 및 0.30의 3가지 비행조건을 적용하여 예측한 결과를 비교 분석하였다. Drees 모델의 경우 비교적 실험치에 근접하게 예측하나, 선형모델의 한계로 인해 유입류의 비균일성을 모델링하기에는 미흡하며, Mangler & Squire 모델은 끝단을 제외하고는 비교적 실험치에 근접하게 예측함을 알 수 있었으며, KARI의 자유후류기법은 유입류의 비균일성을 매우 잘 예측하나, 동체에 의한 올려흐름 효과, 후퇴부에서의 동적실속 효과 등의 추가 고려가 필요함을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권7호
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• pp.20-28
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• 2002

본 연구에서는 로터의 후류 효과 및 실속 후 특성을 고려하여 30kW급 상반회전 풍차 시스템에 대한 공력성능 해석을 수행하였다. 기본 공력이론은 모멘텀 이론과 2차원 준정상 공기력 이론을 통합한 형태를 사용하였다. 로터의 후류영향을 고려하기 위해 축소형 풍차 블레이드 모델에 대한 풍동시험 결과를 적절히 이용하였으며, 이로부터 보조로터를 지난 후류의 축속도 및 각속도 성분을 결정하였다. 또한, Glauert의 최적 작동판 이론과 Prandtl의 익단손실 효과를 고려하여 30kW급 풍차 시스템에 대한 최적 시위 및 비틀림 분포를 구하였으며, 기존의 단일 로터 시스템과의 공력성능 비교를 통하여 상반회전 풍차 시스템의 효율성 및 우수성을 입증하고자 하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.2192-2197
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• 2003

The purpose of this 3-D numerical simulation is 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 TV-Delft. The CFD results of which is somewhat consist with BEM results, under an error less than 10%.

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