• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.236-237
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• 2010

• 한국항공우주학회지
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• 제44권11호
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• pp.933-940
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• 2016

본 연구에서는 MW 용량의 풍력터빈 블레이드용 에어포일의 설계 단계에서 성능 검증기법에 대한 비교 연구를 수행하였다. 이를 위해 5~10 MW 해상풍력터빈용으로 설계된 21%와 30% 두께비의 에어포일을 사용하여 풍동시험을 수행하였으며, 레이놀즈 수 $1.0{\times}10^7$ 조건에서의 XFOIL의 해석결과와 상호 비교하였다. 풍동시험은 자유흐름 속도 50 m/s, 시위 기준 레이놀즈 수는 $2.2{\times}10^6$에서 수행되었으며, 표면거칠기 효과는 지그재그 테이프를 사용하여 모사하였다. 비교 결과 풍동시험과 XFOIL 해석에는 차이를 보이지만, 풍동시험을 통해 받음각 변화에 따른 에어포일 표면에서의 압력분포 변화와 기본적인 공력 성능 및 표면거칠기 효과를 확인 할 수 있었다. XFOIL은 설계조건에서 기본적인 양항비와 표면거칠기 효과에 의한 양항비 변화 등을 확인 할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.117-124
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• 2012

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 블레이드에서 발생하는 동력을 발전기로 전달하는 체결부에 대한 연구를 수행하였다. 블레이드 체결부의 유한요소 모델을 수립하기 위하여 실험적 모드해석을 이용하여 각 부품의 고유진동수 및 고유모드를 추출하였으며, 사용프로그램인 ANSYS를 이용한 모드해석을 통하여 추출된 유한요소 모델의 고유진동수와 고유모드 비교를 통하여 모델을 검증하였다. 검증된 유한요소 모델을 이용하여 정격풍속 상태와 한계풍속 상태에서 응력해석을 수행하였으며, 해석 시 작동상태의 경계조건과 중력 및 바람에 의한 하중이 고려되었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 추계학술대회논문집
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• pp.256-263
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• 2008

The assumed modes method is developed to derive a set of linear differential equations describing the motion of a flexible wind turbine blade and to propose an approach to investigate the forced responses result from various wind excitations. In this work, we have adopted Euler beam theory and considered that the root of the blade is clamped at the rigid hub. And the aerodynamic parameters and forces are determined based on Blade Element Momentum (BEM) theory and quasi-steady airfoil aerodynamics. Numerical calculations show that this method gives good results and it can be used fur modeling and the forced vibration analysis including the coupling effect of wind-turbine blades, as well as turbo-machinery blades, aircraft propellers or helicopter rotor blades which may be considered as straight non-uniform beams with built-in pre-twist.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.1164-1171
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• 2012

Recently, researches related to the green energy generation systems have increased significantly. Among them wind turbines are the most spread practical green energy generation systems. In order to enhance the power generation capacity of the wind turbine blade, the length of wind turbine blade has increased. It might cause undesirable excessive dynamic loads. Therefore dynamic characteristics of a wind turbine blade system should be identified for a safe design of the system. In this study, the equations of motion of a wind turbine blade system undergoing gravitational force are derived considering wind force and pitch angle. Effects of wind speed, variation of pitch angle of the wind turbine blade, rotating speed, and the blade length on its stability characteristics are investigated.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.124-130
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• 2005

본 논문에서는 Psim프로그램을 이용하여 가변속 풍력터빈 시스템의 시뮬레이션 모델링과 해석을 수행하였다. 시뮬레이션에서는 제주 행원 풍력발전 단지에 설치되어 운영되고 있는 Vestas V47 660[kW] 시스템을 모델로 하여, 바람 모델, 블레이드 모델, 피치 제어모델과 계통선에 연계된 발전기를 모델링 하였다. 풍속의 변화에 따라 원하는 출력을 얻을 수 있도록 피치각 제어를 수행하여 정격풍속 이하에서는 최대 출력이 발생하도록 하고, 정격풍속 이상에서는 회전자 속도를 일정하게 운전하여 정격출력을 유지할 수 있도록 제어하였다. 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 풍속변화에 따른 모델 시스템의 실측출력 데이터와 시뮬레이션 결과 값을 서로 비교 검증하였으며, 이 결과 서로 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권12호
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• pp.1007-1013
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• 2009

The purposes of this study are to evaluate the power performance through CFD analysis and structural integrity through uni-directional FSI analysis in aerodynamic design and structure design of wind turbine blade. The blade was designed to generate the power of 2MW under the rated wind speed of 11 m/s, consisting of NACA 6 series, DU series and FFA series airfoil. The inside section of the blade was designed into D-spar structure and circular stiffener was placed to reinforce the structural strength in the part of hub. CFD analysis with the application of transitional turbulence model was performed to evaluate the power performance of blade according to the change of TSR and 2.024MW resulted under the condition of rated wind speed. TSR of 9 produced the maximum power coefficient and in this case, Cp was 0.494. This study applied uni-directional FSI analysis for more precise evaluation of structural integrity of blade, and the results of fiber failure, inter fiber failure and eigenvalue buckling analysis were evaluated, respectively. For the evaluation, Puck's failure criteria was applied and the result showed that fiber failure and inter fiber failure did not occur under every possible condition of the analysis. As a result, power performance and structural integrity of 2 MW blade designed in this study turned out to satisfy the initial design goals.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.389-395
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• 2017

본 논문은 주 블레이드 각도와 보조 블레이드 각도를 변화 주어서 ANSYS 유동해석 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 최적의 조건을 찾고자 하였다. $45^{\circ}$로 주 블레이드 각도를 변경한 Shape 4는 주 블레이드 각도를 $0^{\circ}$로 한 Shape들 보다 효율은 110% ~ 250% 증가하고, 출력은 157.2% ~ 263.2% 증가했다. 그리고 주 블레이드의 Fin 크기를 2배 크게 변경한 Shape 5의 출력은 Shape 4에 비해 27.5%, Shape 1에 비해 70.8% 증가하였다. Case 구조에서 주 블레이드 형상이 Shape 1로서 동일한 경우에는 Case 1은 Case 2보다 효율은 15.4%, 출력은 13.3% 증가하였다. 그리고 $45^{\circ}$로 보조 블레이드 각도를 한 경우, 주 블레이드 형상이 핀 형태보다 벤디드 형태가 우수하였다. Case 4는 Case 1보다 47%, Case 3보다 13.6% 출력이 증가하였고, 효율은 Case 1보다 46.7%, Case 3보다 15.8% 증가하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.15-21
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• 2008

In modem wind power system of large capacity above 1MW, horizontal axis wind turbine(HAWT) is a common type. And, the optimum design of wind turbine to guarantee excellent power performance and its reliability in structure and longevity is a key technology in wind Industry. In this study, mathematical expressions based upon the conventional BEMT(blade element momentum theory) applying to basic 1MW wind turbine blade configuration design. Power coefficient and related flow parameters, such as Prandtl's tip loss coefficient, tangential and axial flow induction factors of the wind turbine analyzed systematically. X-FOIL was used to acquire lift and drag coefficients of the 2-D airfoils and we use Viterna-Corrigan formula to interpolate the aerodynamic characteristics in post-stall region. In order to predict the performance characteristics of the blade, a performance analysis carried out by BEMT method. As a results, axial and tangential flow factors, angle of attack, power coefficient investigated in this study.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.5-10
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• 2011

The purpose of this study is to develop a software for the performance evaluation and blade design of a pitch-controlled HAWT using BEMT(Blade Element Momentum Theory) with Prandtl's tip loss. The HERACLES V2.0 software consist of three major part ; basic blade design, aerodynamic coefficient mapping and performance calculation including stall or pitch control option. A 1MW wind turbine blade was designed at the rated wind speed(12m/s) composing 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 predicted by BEMT at the rated wind speed is about 1.27MW. Also, CFD analysis was performed to confirm the validity of the BEMT results. The comparison results show good agreement about the error of 6.5% in rated mechanical power.