• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.68-71
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• 2005

In the case of wind turbine design, Optimization of tower structure is very important because tower generally takes about $20\%$ of overall turbine cost. In this paper, we calculated wind loads considering vortex shedding, and optimized tower flange using the calculation results. For optimization, we used FEM to analyze structural strength of the flange and blade momentum theory to calculate wind loads.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.289-309
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• 2014

풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로써 풍력발전시스템의 출력성능, 에너지변환효율, 하중 및 동적 안정성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주요부품으로 분류된다. 따라서 최적의 블레이드 설계결과를 얻기 위해서는 시스템 특성이 고려된 공력-구조 통합설계가 중요하다. 본 연구에서는 풍력터빈 시스템과의 상호작용이 고려된 블레이드 설계절차를 제안하였고, 2 MW 급 블레이드(KR40.1b)의 공력-구조 통합 설계결과를 제시하였다. 또한 전술한 바와 같이 로터 블레이드에 작용하는 극한하중 및 피로하중은 시스템 운전조건에 따라 가변적이므로 시스템통합하중해석을 위한 2 MW 풍력발전시스템 모델링을 수행하였으며, IEC 61400-1 및 (사)한국선급의 풍력발전기술기준에 따라 수행된 하중해석결과를 제시하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.125-130
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• 2004

This study proposes a development for the l-kW class small wind turbine system, which is applicable to relatively low wind speed region like Korea and has the variable pitch control mechanism. In the aerodynamic design of the wind turbine blade, parametric studies were carried out to determine an optimum aerodynamic configuration which is not only more efficient at low wind speed but whose diameter is not much larger than similar class other blades. A light composite structure, which can endure effectively various loads, was newly designed. In order to evaluate the structural design of the composite blade, the structural analysis was performed by the finite element method. Moreover both structural safety and aerodynamic performance were verified through the prototype test.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.299-302
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• 2008

GFRP based composite rotor blades were developed for 750kW & 2MW wind turbines. The blade sectional geometry was designed to have a general shell-spar and shear web structure. For verifying the structural safety under all relevant extreme loads specified in the GL guidelines, the structural analysis of the rotor blades was performed using commercial FEM codes. The static load carrying capacity, blade tip deflections and natural frequencies were evaluated to satisfy the strength and stability requirements. Full-scale proof tests of rotor blades were carried out with optical fiber sensors for real-time condition monitoring. Finally, the prototype of each rotor blade passed all proof tests for GL certification.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.401-407
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• 2004

This study proposes a interim development result for the l-㎾ class small wind turbine system, which is applicable to relatively low wind speed regions like Korea and has the variable pitch control mechanism. In the aerodynamic design of the wind turbine blade, parametric studies were carried out to determine an optimum aerodynamic configuration which is not only more efficient at low wind speed but whose diameter is not much larger than similar class other blades. A light composite structure, which can endure effectively various loads, was newly designed. In order to evaluate the structural design of the composite blade, the structural analysis was performed by the finite element method. Moreover both structural safety and stability were verified through the full-scale structural test.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권1호
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• pp.24-32
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• 2023

본 논문에서는 기 개발된 로터 블레이드 해석 모델 중 구조 모델을 보완하여 기존에 수행한 HART II의 연구결과와 비교하였다. 구조 모델은 혼합변분 정식화 기반의 기하학적 정밀 보 모델이며, 블레이드의 기하학적 비선형 거동을 정밀하게 예측할 수 있다. 기존 해석 결과에서는 비틀림 변형과 구조하중 결과에서 실험결과 대비 위상차가 발생하였는데 본 연구에서는 기존 결과 대비 위상차가 현저히 감소한 결과를 도출하였다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권6호
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• pp.499-505
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• 2012

회전익 항공기에서 가장 심각한 문제의 한 가지는 로터의 회전에 의한 진동 가진이다. 이를 완화하기 위하여 본 논문에서는 능동 뒷전플랩(ATF)을 적용한 로터 블레이드를 개발하였다. 이 플랩은 로터 중심에서부터 65~85% 스팬에 장착되었다. 블레이드 회전 속도는 끝단에서 마하수를 충족하기 위하여 1,528rpm정도로 높은 수준이다. 이런 특별한 장치가 내부에 삽입된 블레이드에서는 구조적인 강건성을 파악하고 관찰하는 것이 중요하다. 플랩을 작동시키는 세밀한 부품들이 회전하는 블레이드 내에 삽입되기 때문이다. 블레이드의 구조적 설계와 분석을 위하여 CAMRAD-II와 1차원 보 모델을 이용하였다. 동시에 3차원 유한요소 해석 프로그램인 MSC. PATRAN/NSTRAN를 통해 현재 블레이드의 상세한 해석을 수행하였다. 그 결과 개발한 로터의 특성이 적절한 수준인 것으로 예측되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2001년도 제16회 학술발표회 논문초록집
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• pp.91-94
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• 2001

A structural test of the wind turbine rotor blade must be required to evaluate the uncertainty in design assessment due to use of material, design concepts, production processes and so on, and the possible impact on the structural integrity. In the full-scale static strength test, the measuring parameters are strain, displacements, loads, weight and the center of gravity. There are test equipments, measuring sensors, a test rig and fixtures to obtain measuring parameters. In order to simulate the aerodynamics load, the three-point loading method instead of the one-point loading method is applied. There is slightly some difference between the measured results and the predicted results with the reference fiber volume fraction of 60%. However, the agreement between the measured results and the predicted results with the actual fiber volume fraction of 52.5% is good. Even though a slightly non-linearity from 80% loading to 100% loading, a linear static solution is sufficient for the design purpose as the amount of the non-linearity is relatively small. Comparison between measured and predicted strain results at the maximum thickness positions of the blade profile for 0.236R(5.56m), 0.493R(11.59m) and 0.574R(13.43m), under 20%, 40%, 60%, 80% and 100% loadings for the upper part of the blade. The predicted values are in good agreement with the measured values.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.343-349
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• 2011

A loosely coupling method is adopted to combine a computational fluid dynamics (CFD) solver and the comprehensive structural dynamics (CSD) code, CAMRAD II, in a systematic manner to correlate the airloads, vortex trajectories, blade motions, and structural loads of the HART I rotor in descending flight condition. A three-dimensional compressible Navier-Stokes solver, KFLOW, using chimera overlapped grids has been used to simulate unsteady flow phenomena over helicopter rotor blades. The number of grids used in the CFD computation is about 24 million for the isolated rotor and about 37.6 million for the rotor-fuselage configuration while keeping the background grid spacing identical as 10% blade chord length. The prediction of blade airloads is compared with the experimental data. The current method predicts reasonably well the BVI phenomena of blade airloads. The vortices generated from the fuselage have an influence on airloads in the 1st and 4th quadrants of rotor disk. It appeared that presence of the pylon cylinder resulted in complex turbulent flow field behind the hub center.