• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.78-83
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• 2009

In this study, computer applied engineering (CAE) techniques are fully used to conduct structural and dynamic analyses of a whole huge wind turbine system including composite blades, tower and nacelle. For this study, computational fluid dynamics (CFD) is used to predict aerodynamic loads of the rotating wind-turbine blade model. Multi-body dynamic structural analyses are conducted based on the non-linear finite element method (FEM) by using super-element method for composite laminates blade. Three-dimensional finite element model of a wind turbine system is constructed including power train(main shaft, gear box, coupling, generator), bedplate and tower. The results for multi-body dynamic simulations on the wind turbine's critical operating conditions are presented in detail.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권7호
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• pp.489-498
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• 2019

본 연구에서는 국내 개발 중인 소형 민수 헬리콥터(LCH)에 대해 유체-구조 연계 기법을 이용하여 로터 공력 및 구조 하중에 대한 고정밀 공탄성 해석을 수행하였다. LCH 로터는 일반적인 힌지형 로터와 달리 탄성체 베어링과 블레이드 상호 연계형 댐퍼 시스템을 탑재하였으며, 이에 대한 구조동역학 해석을 위해 CAMRAD-II 모델을 구축하였다. 주 운용조건인 전진비 0.28 순항조건에서 단일 로터 모델과 로터-동체 모델에 대한 유체-구조 연계해석을 수행하여 동체 모델링의 효과를 분석하였다. 동체 모델링이 로터의 하중 및 블레이드-와류 간섭에 미치는 영향은 제한적이지만, 루트에서 발생한 와류가 동체 효과에 의해 꼬리 로터에 무시할 수 없는 영향을 줄 수 있음을 수치적으로 확인하였다. 양력선 이론 기반의 구조동역학 해석 결과는 유체-구조 연계해석 결과와 대체로 부합하는 결과를 보였으나, 비정상 유동 예측 모델의 한계로 인해 공력 하중, 탄성 변위에 대한 peak-to-peak 크기를 낮게 예측하고 구조 진동 하중에서 주요한 위상 차이를 나타냈다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제8권3호
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• pp.281-312
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• 2018

Characteristics of a turbulence wind model control the magnitude and frequency distribution of wind loading on floating offshore wind turbines (FOWTs), and an in-depth understanding of how wind spectral characteristics affect the responses, and ultimately the design cost of system components, is in shortage in the offshore wind industry. Wind spectrum models as well as turbulence intensity curves recommended by the International Electrotechnical Commission (IEC) have characteristics derived from land-based sites, and have been widely adopted in offshore wind projects (in the absence of site-specific offshore data) without sufficient assessment of design implications. In this paper, effects of wind spectra and turbulence intensities on the strength or extreme responses of a 5 MW floating offshore wind turbine are investigated. The impact of different wind spectral parameters on the extreme blade loads, nacelle accelerations, towertop motions, towerbase loads, platform motions and accelerations, and mooring line tensions are presented and discussed. Results highlight the need to consider the appropriateness of a wind spectral model implemented in the strength design of FOWT structures.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.385-389
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• 2004

Test facilities for the wind turbine performance monitoring and mechanical load measurements are installed in Vestas 100 kW wind turbine in Wollyong test site, Jeju island. The monitoring system consists of Garrad-Hassan T-MON system, telemetry system for blade load measurement, various sensors such as anemometer, wind vane, strain gauge, power meter, and etc. The experimental procedure for the measurement of wind turbine loads, such as edgewise(lead-lag) bending moment, flapwise bending moment, and tower base bending moment, has been established. Strain gauges are on-site calibrated against load cell prior to monitoring the wind turbine loads. Using the established monitoring system, the wind turbine is remotely monitored. From the measured load data, the load analysis has been performed to obtain the load power spectral density and the fatigue load spectra of the wind turbine.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권7호
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• pp.575-582
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• 2018

우주용 냉각기는 관측위성의 적외선 검출기 초점면부의 극저온 냉각을 위해 적용되며, 궤도운용 시 단일 주파수 형태의 미소진동을 발생한다. 상기 미소진동은 관측위성의 영상품질을 저하시키는 주된 요인이며, 이에 따라 미소진동 절연이 요구된다. 본 연구에서는 상기 우주용 냉각기의 미소진동 절연을 목적으로 별도의 발사구속장치 적용 없이도 발사진동 및 궤도 미소진동환경에 동시적용 가능한 적층형 블레이드 진동절연기를 제안하였다. 본 진동절연기에 적용된 블레이드는 얇은 금속 박판을 다층으로 적층하고 각 층 상호면에 점탄성 특성 부여가 가능한 테이프를 적용하여 발사환경에서의 피로 내구성 향상 및 고댐핑 특성 부여를 목적하였다. 제안된 진동절연기의 기본특성 확인을 위해 자유감쇠 시험을 실시하였으며, 인증수준에서의 발사진동 시험을 통해 설계유효성을 입증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.501-504
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• 2011

본 연구에서 터보프롭 항공기의 프로펠러 블레이드에 대한 구조 설계 연구를 수행하였다. 프로펠러는 고속으로 비행할 수 있는 추력을 얻기 위해 구조적으로 높은 강도가 요구된다. 본 연구에서는 로펠러 구조 설계 시 고강도 및 고강성의 특성을 지닌 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화를 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형태를 채택하였다. 구조 설계 하중은 블레이드에 작용하는 공력하중과 원심 하중을 분석하여 결정하였으며, 스파 플렌지는 굽힘 하중을 담당하고 스킨은 전단 하중을 담당하도록 복합재료 설계 개념을 반영하였다. 구조 안전성을 평가하기 위하여 상용 유한 요소 해석 코드인 나스트란을 활용하여 구조 해석을 수행하였다. 최종 공력 및 구조 설계 결과 분석을 통하여 설계된 프로펠러 블레이드의 효율이 우수하며 안전한 구조인 것으로 검토되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권4호
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• pp.239-247
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• 2013

최근 화석연료의 고갈과 환경오염으로 인하여 해상풍력에너지와 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 범용 동역학해석 프로그램인 MSC.ADAMS를 이용하여 공력하중 및 전기 발전기 토오크를 결정하기 위한 테브난(Thevenin) 방정식이 고려된 해상풍력발전기의 다물체 동역학 해석 기법을 검토하였다. 해석대상으로 고려한 시스템은 5MW급 해상풍력발전기이며, 3개의 블레이드가 수평축 방향에서 역풍을 받아 전기를 생산하는 수평축 풍력발전 형태이다. 블레이드에 작용하는 공력하중은 블레이드 요소 모멘텀 이론을 기반으로 일반화된 동적 웨이크를 고려할 수 있도록 개발된 AeroDyn 프로그램으로부터 산출하였다. 해상풍력발전기의 주요 연결부에서의 동적하중과 토오크 특성이 실제 현상과 유사하게 산출될 수 있도록 하기 위하여, 다물체 동역학 모델 상에 블레이드와 타워는 실제 구조 특성치를 고려한 유연체 모델링을 적용하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제13권3호
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• pp.349-360
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• 2012

In this study, the accuracy of CSD (Comprehensive Structural Dynamics) analysis on the evaluation of blade aeroelastic responses and structural loads of HART(Higher harmonic Aeroacoustic Rotor Test) II baseline rotor is assessed using a comprehensive rotorcraft dynamics code, CAMRAD II, and a nonlinear flexible multi-body dynamics analysis code, DYMORE. Considering insufficient measurement data for HART II rotor, prescribed airloads computed by a three-dimensional compressible flow solver KFLOW are used to replace the lifting-line airloads and thereby enhance the prediction capability of the comprehensive analyses. The CSD results on blade elastic deflections using the prescribed airloads indicate more oscillatory behavior than those by lifting-line based approaches, but the wave pattern becomes improved by including artificial damping into the rotor system. It is demonstrated that the structural load predictions are improved significantly by the prescribed airloads approach against the measured data, as compared with an isolated CSD analysis.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권1호
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• pp.68-75
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• 2007

A three-dimensional computation is conducted to simulate a three-dimensional rotating stall in a low speed axial compressor. It is generally known that a tip leakage flow has an important role on a stall inception. However, almost of researchers have taken no interest in a role of the hub-comer-stall on the rotating stall even though it is a common feature of the flow in an axial compressor operating near stall and it has a large effect on the flows and loss characteristics. Using a time-accurate unsteady simulation, it is found that the hub-comer-stall may be a trigger to collapse the axisymmetric flows under high loads. An asymmetric disturbance is initially originated in the hub-comer-stall because separations are naturally unstable flow phenomena. Then this disturbance is transferred to the tip leakage flows from the hub-comer-stall and grows to be stationary stall cells, which adheres to blade passage and rotate at the same speed as the rotor. When stationary stall cells reach a critical size, these cells then move along the blade row and become a short-length-scale rotating stall. The rotational speed of stall cells quickly comes down to 79 percent of rotor so they rotate in the opposite direction to the rotor blades in the rotating frame.

• Agricultural and Biosystems Engineering
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• 제5권2호
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• pp.40-44
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• 2004

This study was conducted to solve the problem of spinach harvesting done by manpower at the outdoor field during the cold winter season. Prototype spinach harvester was designed to dig, pick-up, and collect in a continuous operation for harvesting outdoor field-planted crawling type spinach. In the field test, two types of blades (Type A : angle of $150^{\circ}$, Type B : straight) were used for measuring the cutting loads of spinach and chain conveyor with lugs was used for picking up the root cut spinach. Prototype's vibrating blade reduced the digging power of the fixed blade by $46\%$. The loss was also very little ($0.7\%$) with a digging depth of 4 cm, an oscillation frequency of 748 rpm, and an oscillation distance of 33 mm. The working performance of the prototype spinach harvester was 38 hour/ha resulting to $96\%$ labor cost reduction compared to the conventional harvesting.