Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.14
no.1
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pp.85-91
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2015
Wind turbine blades represent a key component of wind turbines, which extract energy from the wind. In the present study, the structural design of a small wind turbine blade is undertaken using a numerical analysis. The reliability of numerical results is verified through a comparison with the full-scale structural test data of a current blade. To modify the blade design, the blade was divided into several sections and the effect of the thickness of each section was investigated in a numerical analysis. Finally, the modified blade was designed with a lightweight and high-strength.
Park, Young-Geun;Hwang, Jai-Hyuk;Kim, Seok-Woo;Jang, Moon-Seok;Bae, Jae-Sung
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.14
no.4
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pp.11-16
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2006
The wind turbine rotor blade is faced with various aeroelastic problem as rotor blades become bigger and lighter by the use the composite material. The aeroelastic analysis of a wind turbine rotor blade requires its aerodynamic model and structural model. For effective aeroelastic analysis, it is required the simple and effective structural model of the blade. In the present study, we introduce the effective equivalent structural modeling of the blade for aeroelastic analysis. The equivalent beam model of the composite blade based on its 3D finite element model is established. The free vibration analysis shows that the equivalent beam model of the blade is equivalent to its 3D finite element model.
In recent years, with the vigorous development of visual algorithms, a large amount of research has been conducted on blade surface defect detection methods represented by deep learning. Detection methods based on deep learning models must rely on a large and rich dataset. However, the geographical location and working environment of wind turbines makes it difficult to effectively capture images of blade surface defects, which inevitably hinders visual detection. In response to the challenge of collecting a dataset for surface defects that are difficult to obtain, a multi-class blade surface defect generation method based on the StyleGAN3 (Style Generative Adversarial Networks 3) deep learning model and PBGMs (Physics-Based Graphics Models) method has been proposed. Firstly, a small number of real blade surface defect datasets are trained using the adversarial neural network of the StyleGAN3 deep learning model to generate a large number of high-resolution blade surface defect images. Secondly, the generated images are processed through Matting and Resize operations to create defect foreground images. The blade background images produced using PBGM technology are randomly fused, resulting in a diverse and high-resolution blade surface defect dataset with multiple types of backgrounds. Finally, experimental validation has proven that the adoption of this method can generate images with defect characteristics and high resolution, achieving a proportion of over 98.5%. Additionally, utilizing the EISeg annotation method significantly reduces the annotation time to just 1/7 of the time required for traditional methods. These generated images and annotated data of blade surface defects provide robust support for the detection of blade surface defects.
To reduce the drag rise on the advancing helicopter rotor blade tips, the tip of the blade is modified to have sweep, anhedral and pretwist. The equations of motion of rotor blade with these tip angles were derived using Hamilton principle, programmed using FORTRAN and named as ARMDAS(Advanced Rotorcraft Multidisplinary Design and Analysis System). Rotating frequency analysis of rotor blades with swept tipe was performed that is necessary in conceptual and preliminary design phases of the helicopter design. Vibration analysis of non-rotating blades was also accomplished and compared with MSC/NASTRAN resutls for the basis of comparison with the vibration test data. The rotating frequency analysis of blades with an actual rotor blade data was also performed to verify coded program and to check the possibility of a resonance of an actual rotor blade at the specific rotating speed.
This study is to develop a 1kW-class small wind turbine blade which will be applicable to relatively low speed regions. For this blade, a high efficiency wind turbine blade is designed and a light and low cost composite structure blade is adopted considering fatigue life. In this study, shape design of 1kW-class small wind turbine blade for hybrid power generation system is carried out by BEMT(blade element momentum theory). X-FOIL open software was used to acquire lift and drag coefficients of the 2D airfoils used in power prediction procedure. Moreover, pressure and velocity distributions are investigated according to TSR by CFD analysis.
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.
Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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2000.11b
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pp.154-161
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2000
A series of soil bin experiment was carried to investigate the effects of rotary blade shape, rotational direction of rotary blade, number of blade and soil cutting disk blade on the characteristics of partial tillage. Among the three types of rotary blades, rotary blade for cultivator was considered to be proper for partial tillage of direct seeder considering the torque requirements and ratio of soil breaking. There is no need to attach so many blades to the rotary shaft. Four rotary blades were enough for efficient partial tillage by rotary tiller. Though soil cutting disk blade assisted the better formation of seedbed furrow, attachment of the soil cutting disk blade increased torque requirements.
Blade design optimization of QTP-UAV prop-rotor was conducted using ModelCenter(R). Performance efficiency of the blade in hover and forward flight were adopted as the multi-objective function. Required power and pitch link force applied to constraint in each flight mode and limited lower than the value of the baseline blade. Design variables of root chord length of the blade, taper ratio, twist slope, twist angle at 0.5R of the blade, anhedral angle, parabolic coefficient of a tip shape and location of airfoil were used to generate the blade planform. CAMRAD-II, the comprehensive analysis program of rotorcraft, was used for performance analysis of prop-rotor blade in design process. Performance of the optimized blade improved 1.6% of figure of merit in hover and 13.6% of propulsive efficiency in forward flight. Pitch link force also reduced approximately 30% less than that of the baseline blade.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.29
no.4
s.235
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pp.485-494
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2005
For the extensive investigation of local heat/mass transfer on the near-tip surface of turbine blade, experiments were conducted in a low speed stationary annular cascade. The turbine test section has a single stage composed of sixteen guide vanes and blades. The chord length and the height of the tested blade are 150 mm and about 125 mm, respectively. The blade has flat tip geometry and the mean tip clearance is about $2.5{\%}$ of the blade chord. Detailed mass transfer coefficient on the blade near-tip surface was obtained using a naphthalene sublimation technique. The inlet flow Reynolds number based on chord length and incoming flow velocity is changed from $1.0{\times}10^{5}\;to\;2.3{\times}10^{5}.$ Extremely complex heat transfer characteristics are observed on the blade surface due, to complicated flow patterns, such as flow acceleration, laminarization, transition, separation bubble and tip leakage flow. Especially, the suction side surface of the blade has higher heat/mass transfer coefficients and more complex distribution than the pressure side surface, which is related to the leakage flow. For all the tested Reynolds numbers, the heat/mass transfer characteristics on the turbine blade are the similar. The overall averaged $Sh_{c}$ values are proportional to $Re_{c}^{0.5}$ on the stagnation region and the laminar flow region such as the pressure side surface. However, since the flow is fully turbulent in the near-tip region, the heat/mass transfer coefficients are proportional to $Re_{c}^{0.8}.$
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.5
no.5
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pp.197-212
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1997
The performance of a torque converter can be expressed by the performance parameters such as flow radius and flow angle, on the mean flow path. The geometric analysis of the torque converter is required to determine these parameters for the modeling of the torque converter. In general, the blade shape is depicted by three dimensional data at the mid-surface of blade or those of the pressure and suction side. To generate three dimensional model of the blade using the data mentioned above, a consistent data format and a shape generation algorithm are required. This paper presents a useful consistent data format of the blades and an algorithm for the geometrical shape generation. By the geometric analysis program to which the shape generation algorithm is embedded, the variation of blade angles in rotating element analyzed. Then finally, the analyzed results of geometric profile of a blade are compared with those of the blade design principle, so called forced vortex theorem.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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