• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제17권2호
• /
• pp.157-166
• /
• 2016

Aerodynamic loads for a horizontal axis wind turbine of the National Renewable Energy Laboratory (NREL) Phase VI rotor in yawed condition were predicted by using the blade element momentum theorem. The classical blade element momentum theorem was complemented by several aerodynamic corrections and models including the Pitt and Peters' yaw correction, Buhl's wake correction, Prandtl's tip loss model, Du and Selig's three-dimensional (3-D) stall delay model, etc. Changes of the aerodynamic loads according to the azimuth angle acting on the span-wise location of the NREL Phase VI blade were compared with the experimental data with various yaw angles and inflow speeds. The computational flow chart for the classical blade element momentum theorem was adequately modified to accurately calculate the combined functions of additional corrections and models stated above. A successive under-relaxation technique was developed and applied to prevent possible failure during the iteration process. Changes of the angle of attack according to the azimuth angle at the specified radial location of the blade were also obtained. The proposed numerical procedure was verified, and the predicted data of aerodynamic loads for the NREL Phase VI rotor bears an extremely close resemblance to those of the experimental data.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제44권5호
• /
• pp.391-398
• /
• 2016

본 연구에서는 난류 유입조건을 갖는 수평축 풍력터빈 블레이드의 공력 하중에 대해 초점을 맞추어 연구하였다. 난류모델은 풍속과 방향에 대한 변동을 포함하며, 그 특성은 난류 강도와 표준편차로 표현된다. IEC61400-1에서는 정상 난류 모델과 정상 풍속 측면도에 대해서 피로해석을 수행하도록 규정하고 있다. 이를 위해 공력 최적설계 절차를 통해 얻어낸 MW급 수평축 풍력터빈 블레이드 허브와 저속 회전축에 대한 공력하중 해석을 수행한다. 공력하중 성분은 수치적인 절차를 통해 얻어내며 이를 블레이드 회전 특성을 고려하여 해석적으로 검토하였다. 난류 조건을 고려했을 때의 최대 추력과 토크의 변동치는 난류 조건을 고려하지 않았을 때의 값들에 비해 5~8 배 더 큰 값을 보였다. 따라서 난류 조건을 반영한 하중 해석은 풍력터빈 블레이드의 구조설계에 있어서 필수적임을 확인하였다.