• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.891-898
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• 2007

피치 제어형 수평축 풍력터빈에 대한 공력최적 설계 형상과 피치 변화에 따른 공력 성능 특성을 수치적으로 계산하였다. 수치적 방법은 날개 요소이론을 적용하였으며, Prandtl의 팁 손실 효과, 에어포일의 분포 효과, 후류의 회전 효과 등을 고려하였다. 블레이드 설계에는 총 6개의 서로 다른 에어포일을 사용하였으며, 구조적 강성을 갖기 위해서 허브 측에는 최대 40% 두께비의 에어포일을 분포시켰다. 최적 설계에서 얻어진 비선형 코드 길이는 제작성과 무게 등을 고려하여 선형화 시켰고, 선형화에 따른 공력성능 변화는 무시할만하다는 결과를 얻어내었다. 피치각 변화에 따른 동력성능, 추력성능, 토크 성능 곡선을 비교한 결과 $3^{\circ}$의 피치각 변화에도 민감한 공력 값의 변동이 생김을 알 수 있었고, 정밀한 피치 제어를 위한 각도 제어는 증분이 $3^{\circ}$보다 작은 값으로 피치 제어 알고리즘과 피치 구동 장치가 필요함을 알 수 있었다. 또한 최대 토크는 설계속도비보다 작은 속도비에서 발생되는 결과를 보여주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권12호
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• pp.841-847
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• 2019

본 연구에서는 요 오차가 있는 상태에서의 수평축 풍력터빈 로터에 작용하는 시간에 따른 6분력 하중변동을 로터 허브에 중심을 둔 회전 및 비회전 좌표계에 대해서 수치해석 하였다. 수치해석을 위한 모형은 설계 사양이 상세히 공개된 20 kW급의 NREL Phase VI 로터로 선택하였으며, 설계 풍속 구간에 대해 요 및 전도 모멘트를 중점적으로 분석하였다. 해석을 위한 방법은 비정상 블레이드 요소이론을 적용하였으며, 그 방법을 이용하여 개발된 프로그램의 6분력 하중에 대한 수치해석 결과는 NREL의 FAST 프로그램의 해석 결과와 비교하여 검증을 완료하였다. 하중 해석 결과를 토대로 요 작동 상태인 수평축 풍력터빈 시스템의 요 및 전도 모멘트는 요 부속 장치의 사양 결정 및 지지부위의 기초 설계를 위해 중요한 기본 정보로 활용될 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.25-32
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• 2005

The aerodynamic loads at the blade hub and the drive shaft for 1MW horizontal axis wind turbine are calculated numerically. The geometric shape of the blade such as chord length and twist angle can be obtained fran the aerodynamic optimization procedure. Various airfoil data, that is thick airfoils at hub side and thin airfoils at tip side, are distributed along the spanwise direction of the rotor blade. Under the wind data fulfilling design load cases based on the IEC61400-1, all of the shear forces, bending moments at the hub and the low speed shaft of the drive train are obtained by using the FAST code. It shows that shear forces and bending moments have a periodic. trend. These oscillating aerodynamic loads will lead to the fatigue problem at both of the hub and drive train From the load analysis the maximum shear forces and bending moments are generated when wind turbine generator system operates in the case of the extreme speed wind condition.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권3호
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• pp.201-209
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• 2011

NREL Phase VI 수평축 풍력터빈 주위의 3차원 유동에 대하여 미끄럼 격자 기법을 사용한 비정상 RANS 해석을 수행하였다. 블레이드/타워의 간섭영향을 해석하기 위하여 로터단일과 로터/타워/나셀의 2가지 해석 모델을 구축하였다. 로터/타워/나셀의 해석 결과를 NREL의 실험데이터와 비교하여 CFD 해석모델의 유용성을 확인하였다. 두 모델에 의한 해석 결과의 비교를 통하여 비록 상풍형 풍력터빈으로서 작기는 하지만 타워/나셀의 영향이 확실히 나타나는 것을 확인하였다. 다른 가시화 결과와 토크를 포함한 적분 공력하중 등도 구축한 CFD 모델의 비정상 유동해석 능력이 효과적임을 보여주고 있다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1465-1469
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• 2009

Darrieus wind turbine blade is one of the vertical wind power system in which the lift of blade is used. In the calculation of wind power for the type of that, the multiple streamtubes method is known as an effective method. But it has big difference in the region of higher tip speed ratio because the incoming air velocity is used in the calculation of lift. The incoming air velocity is reduced from inlet to outlet continually by transferring energy to the wind blade. In this study, the air velocity on the blade, which is called blade velocity, is obtained with newly developed algorithm and used to determine the lift. And it is verified that applying blade velocity on the lift calculation cause the power prediction to improve dramatically in the region of higher tip speed ratio.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.315-318
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• 2008

Numerical calculation for the 1MW class horizontal axis wind turbine blade has been carried out to estimate the magnitude between discrete noise and random noise. Farassat formula 1A was adopted to get the discrete noise signal, and blade element momentum theory was used to obtain the distribution of the aerodynamic data along the blade span. Fukano's approach was also adopted to calculate the unsteady aerodynamic random noise due to the Karman vortex generation at the trailing edge of the wind turbine blade. From the noise prediction for the 1MW class horizontal axis wind turbine, the frequency band of the discrete noise lies in the infrasound region, and that of the random noise lies in the audible band region.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.61.2-61.2
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• 2011

The spanwise aerodynamic loads of the wind turbine blade are investigated numerically. The blade shape such as twist and chord length along the blade span is obtained from the procedure of aerodynamically optimal design. The rated tip speed ratio and the rated wind velocity are set to 7 and 12m/s respectively. The BEM method is applied to obtain both the aerodynamic performance of the wind turbine (Fig.1) and the spanwise aerodynamic loads along the blade span including Prandtl's tip loss factor. The maximum running power coefficient is occurred around 90% radial position from hub (Fig.2). The distributed aerodynamic loads along the blade span can be used for structure analysis.