• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.393-399
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• 2008

A modeling method for the modal analysis of a pre-twisted multi-packet blade system undergoing rotational motion is presented in this paper. Blades are idealized as pre-twisted cantilever beams that are fixed to a rotating disc. The stiffness coupling effects between blades due to the flexibilities of the disc and the shroud are modeled with discrete springs. The coupling effect between chordwise and flapwise bending deflection is also considered. Hybrid deformation variables are employed to derive the equations of motion. To obtain more general information, the equations of motion are transformed into dimensionless forms in which dimensionless parameters are identified. The effects of the dimensionless parameters and the number of packets as well as blades on the modal characteristics of the rotating multi-packet pre-twisted blade system are investigated with some numerical examples.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권6호
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• pp.503-508
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• 2007

본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 무베어링 로터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로터 시스템의 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton's Principle)를 이용하여 얻었다. 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 정지 비행시는 모달 접근법을, 전진 비행시는 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 평형 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 본 연구에서 구한 결과를 기존의 적정변형 보이론에 모달 접근법을 이용한 무베어링 로터 시스템의 결과와 비교하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.846-851
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• 2005

The purpose of this paper is that investigates the dynamic behavior characteristic of W.T.S(Wind turbine System) and carries out the evaluation analysis during operating W.T.S. To investigate the dynamic behavior characteristic of W.T.S, the experiments to measure vibration of the blade from the attached accelerometer on the flap and edge section of the blade that is one of the most important elements of dynamic characteristic of W.T.S are performed. Natural frequency and mode shape are calculated with commercial program (ANSYS) using the measured vibration acceleration that receives the signal with F.F.T Analyzer from the accelerometer. For validation of these experiments, the finite element analysis is performed with commercial F.E.M program (ANSYS) on the basis of the natural frequency and mode shape. The results indicate that experimental values have good agreements with the finite element analysis.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권11호
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• pp.1232-1240
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• 2005

The purpose of this paper is that investigates the dynamic behavior characteristic of W.T.S (wind turbine system) and carries out the evaluation analysis during operating W.T.S. To investigate the dynamic behavior characteristic of W.T.S, the experiments to measure vibration of the blade from the attached accelerometer on the flap and edge section of the blade that is one of the most important elements of dynamic characteristic of W.T.S are performed. Natural frequency and mode shape are calculated with commercial program ( ANSYS) using the measured vibration acceleration that receives the signal with F.F.T Analyzer from the accelerometer For validation of these experiments, the finite element analysis is performed with commercial F.E.M program (ANSYS) on the basis of the natural frequency and mode shape. The results indicate that experimental values have good agreements with the finite element analysis.

• Advances in Energy Research
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• 제6권1호
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• pp.35-54
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• 2019

A successful blade design must satisfy some criterions which might be in conflict with maximizing annual energy yield for a specified wind speed distribution. These criterions include maximizing power output, more resistance to fatigue loads, reduction of tip deflection, avoid resonance and minimize weight and cost. These criterions can be satisfied by modifying the geometrical parameters of the blade. This study is dedicated to the aerodynamic assessment of a 20 kW horizontal axis wind turbine operating with two possible airfoils; that is $G{\ddot{o}}ttingen$ 413 and NACA 2415 airfoils (the Gottingen airfoil never been used in wind turbines). For this study parameters such as chord (constant, tapered and elliptic), twist angle (constant and linear) are varied and applied to the two airfoils independently in order to determine the most adequate blade configuration that produce the highest annual energy output. A home built numerical code based on the Blade Element Momentum (BEM) method with both Prandtl tip loss correction and Glauert correction, X-Foil and Weibull distribution is developed in Matlab and validated against available numerical and experimental data. The results of the assessment showed that the NACA 2415 airfoil section with elliptic chord and constant twist angle distributions produced the highest annual energy production.

• Ocean and Polar Research
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• 제42권4호
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• pp.293-301
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• 2020

Blades of tidal stream turbines have to sustain many different loads during operation in the underwater environment, so securing their structural safety is a key issue. In this study, we focused on periodic loads due to wave orbital motion and propose a load reduction method with a blade design. The flap of an airplane wing is a well-known structure designed to increase lift, and it can also change the load distribution on the wing through deflection. For this reason, we adopted a passive flap structure for the load reduction and investigated its effectiveness by an analytical method based on the blade element moment theory. Flap torsional stiffness required for the design of the passive flap can be obtained by calculating the flap moment based on the analytic method. Comparison between a flapped and a fixed blade showed the effect of the flap on load reduction in a high amplitude wave condition.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권5호
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• pp.452-458
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• 2013

풍력 발전 블레이드에서 손상 발생 및 진전을 모니터링하기 위한 임피던스 기법에 대한 고찰을 하였다. 본 연구에서는 PVDF 필름 피에조 센서를 제작하여 10 kW 급 풍력 발전 블레이드에 부착하여 피로하중의 부하에 따른 임피던스 신호를 1-200 MHz 주파수 영역에서 측정하였다. 피로하중을 부하함에 따라 블레이드의 처짐과 국부적인 변형률의 변화가 발생하였고, 임피던스 신호의 패턴에서의 변화를 감지할 수 있었다. 임피던스와 변형률 그리고 처짐 신호로부터 블레이드의 국부적인 손상 혹은 기하학적 변화가 발생하였음을 알 수 있었다. 임피던스 신호의 정성적인 비교를 정량적으로 비교하기 위하여 통계적인 접근으로 스칼라 손상 지수 M을 사용하였다. 피로 하중의 부하와 센서 위치에 따른 지수 M을 계산할 수 있었고, 이들 값을 비교하여 지수와 손상을 상관지을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.369-374
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• 2016

본 연구에서는 굽힘-비틀림 커플링(bend-twist coupled, BTC) 설계개념을 적용한 10 MW급 복합재 풍력 블레이드의 구조 최적 설계를 수행하였다. BTC 설계개념은 동적 하중 상황에서 블레이드의 굽힘과 비틀림 거동 사이의 연동을 유도하여, 단면 받음각 변화에 의한 수동적인 적응 하중저감이 가능하다. 인자연구를 통해 최적의 BTC 설계인자를 추출하여 블레이드 구조설계에 적용하였다. BTC 개념이 동적 하중 감소에 미치는 영향을 가늠하기 위해 블레이드 루트 부에서의 피로등가하중을 계산한 결과, BTC 개념이 적용된 블레이드를 적용한 경우 피로등가하중이 2-3% 정도 감소하는 것을 확인할 수 있었다. BTC 효과를 시험적으로 검증하기 위해 1:29 비율의 블레이드 stiffener 축소모델을 제작하였으며, 정하중 시험을 통해 처짐 거동 시 끝단에서의 비틀림을 측정하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.645-653
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• 2013

SNUF(Seoul National University flap) 블레이드는 고주파 영역에서 진동 감쇠를 위하여, 압전작동기에 의해 움직이는 뒷전 플랩이 장착되어 있는 축소형 로터 블레이드이다. 이 블레이드를 설계하기 위하여 2차원 단면 해석과 1차원 기하학적 정밀 보 해석이 수행되었고, 사용할 재료의 특성을 확인하였다. 이전 연구자들의 실험을 참조하여, ${\pm}4^{\circ}$의 플랩 변위각을 진동감쇠를 위한 설계요건으로 선정하였다. 플랩의 연결 메커니즘을 설계하고, 설계된 메커니즘의 성능을 확인하기 위하여 정적 벤치 시험을 수행하였다. 개선된 버전의 플랩 장치를 설계하고 시험하였으며, 압전작동기로는 APA 200M을 선정하였다. 장비의 개선을 통하여, 최대 플랩변위가 ${\pm}3.7^{\circ}$에 도달하였다. 성능을 평가하기 위하여 고주파 실험을 수행하였으며, 플랩 장치의 전달 함수를 실험적으로 결정하였다. 정적 시험을 완료하여, 훨타워 시험을 위하여 필요한 로터의 요구마력을 계산하였고, 그 이외의 준비가 진행 중에 있다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제16권5호
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• pp.493-503
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• 1987

The theory of cascade flow analysis for large deflection was suggested lately, but this as-sumed to be incompressible and inviscid, the blades of negligible thickness. In this study, the fluid is assumed to be compressible and inviscide, the blades of given thickness, and using the mean vorticity pannel method the effects of increasing camber angle are analyzed. As the result of this study, it is found that the calculated flow regimes have good agreement with the existing experimented data and other calculation results.