• 대한기계학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1264-1271
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• 1990

본 연구에서는 회전 깃(rotor blade)을 폭 방향과 시위방향으로 많은 평면 페 널(panel)들로 나누어 이에 말굽쇠 형 화류(horseshoe vortex)를 분포시키는 양력면 (lifting surface)으로 대치하고 후류는 깃상의 순환(circulation)분포에 의해 그 크 기가 결정되는 와도(vorticity)를 와류격자로 대치하는 와류격자법(Vortex Lattice Method`VLM)을 사용하여 HAWT의 공기역학적 성능 예측을 시도하였다. 그리고 후류의 형상은 근 후류(near wake)와 원후류(far wake)로 나누어 근 후류는 깃의 후연(trail- ing edge)에서의 속도를 갖고 와선(vortex line)이 움직이게 하여 결정하였고 원 후류 는 반무한대 원형화류 실린더(semi-infinite circular vortex cylinder)로 취급하여 결정하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.21-26
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• 2012

In this investigation, the aerodynamic performance evaluation of a 1MW class blade has been performed with the purpose of the verification of target output and its clear understanding of flow field using CFD commercial code, ANSYS FLUENT. Before making progress of CFD analysis the HERACLES V2.0 software based on blade element momentum theory was applied for confirmation of quick and approximate performance in the preliminary stage. The blade was designed to produce the target output of a 1MW class at a rated wind speed of 12m/s, which consists of five different airfoils such as FFA W-301, DU91-W250, DU93-W-210, NACA 63418 and NACA 63415 from hub to tip. The mechanical power by CFD is approximately 1.195MW, which is converted into the electrical power of 1.075MW if the system loss is considered to be 0.877.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.104-112
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• 2014

상반전 풍력터빈은 설계와 성능 관점에서 최근 각광을 받기 시작하고 있다. 본 논문은 NREL S822, S823을 이용하여 설계 및 모델링한 상반전 풍력터빈에 대해 연구를 수행하였다. 본 논문은 수치해석 기법을 통하여 단일 풍력터빈과 상반전 풍력터빈을 각각 설계하고, 그 성능을 다양한 조건에서 비교하고자 하였다. 그 결과 상반전 풍력터빈은 단일 풍력 터빈에 비해 TSR 3~5 영역에서 보다 높은 성능계수를 나타냈으며, 그 보다 더 높은 TSR 영역에서는 낮은 성능계수를 나타내었다. 이것은 로터 상 하류의 간섭의 간섭 때문이며, 또한 본 연구에서는 낮은 영역의 TSR에서 운전되는 상반전 풍력터빈의 유효성을 함께 보였다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.396-401
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• 2004

In this paper, a 1MW HAWT(FIL-1000) rotor blade has been designed by BEMT(Blade Element Momentum Theory) with Prandtl's tip loss. Also, a 3-D flow and performance analysis on the FIL-1000 rotor blade has been carried out by using the 3-D Navier-Stokes commercial solver (CFX-5.7) to provide more efficient design techniques to the large-scale HAWT engineers. The rated power and itsapproaching wind velocity at design point (TSR=7.5) are 1MW and 9.99m/s respectively. The rotor diameter is 54.5m and the rotating speed is 26.28rpm. Airfoils such as FFA W-301, DU91-W-250, DU93-W-210, NACA 63418, NACA 63415 consist of the rotor blade from hub to tip. Recent CFX version, 5.7 was adopted to simulate 3-D flow field and to analyze the performance characteristics of the rotor blade. Entire mesh node number is about 730,000 and it is generated by ICEM-CFD to achieve better mesh quality The predicted maximum power occurringat the design tip speed ratio is 931.45kW. Approaching to the root, the inflow angle becomes large, which causesthe blade to be stalled in the region. Therefore, k-$\omega$ SST turbulence model was used to predict the quantitative flow information more accurately. Application of commercial CFD code to optimum blade design and performance analysis was proved to be more effective environment to HAWT blade designers.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제4권1호
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• pp.22-29
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• 2000

본 연구에서는 750㎾급 수평축 풍력발전용 복합재 회전날개를 설계, 제작하여 구조시험을 수행하였다. 시험시 발생된 후연부위의 국부좌굴과 날개 끝 부위에서 과도하게 증가하는 처짐문제를 해결하기 위하여 개선설계를 수행하였다. 설계개선 내용으로는 스파의 두께를 점차적으로 변화시켜 과도한 처짐을 감소시켰으며, 웨브의 길이를 연장하여 국부좌굴현상을 방지하도록 하였다 개선설계결과는 유한요소해석을 수행하였으며 회전날개 구조의 안전성 및 안정성이 확인되었다.

• 한국음향학회지
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• 제21권2호
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• pp.134-141
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• 2002

본 연구에서 곡선 와동 요소와 CVC (Constant Vorticity Contour) 후류 모델이 수평축 풍력 터빈의 공력 성능 및 소음을 예측하기 위해 사용되었다. 또한 2차 회귀에 근거하여 회전수의 예측을 하였다. 광대역 소음을 예측은 경험식에 근거한 방법을 사용하였다. 직선 와동요소 대신에 BCVE (Basic Curved Vortex Element)와 SIVE(Self Induction Vortex Element)를 사용하는 곡선 와동 요소를 사용하였으며 CVC 후류 모델에서 와동의 강도는 블레이드의 스팬방향 및 와동을 따라서 일정하다고 가정하였다. 이렇게 만들어진 자유 후류는 와동 격자를 대치한다. 본 방법은 여타의 방법에 비해 휠씬 적은 계산 시간을 요구하며 후류의 정확한 구조를 모사할 수 있었다. 검증을 위해서는 김준모의 실험과 Zond사의 Z-40FS의 모델을 성능 예측 결과와 WTS-4와 USWP를 소음 예측 결과와 비교하였다. 계산 결과는 실제의 실험치와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.663-667
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• 2017

최근 화석연료의 사용으로 인한 연료고갈 및 환경문제가 대두되고 있으며 이를 해결하기 위한 대체에너지 개발이 시급한 실정이다. 풍력에너지는 대체에너지 중 지속적으로 무제한 사용할 수 있고 공해물질 배출이 없는 청정에너지로 각광받고 있다. 풍력발전은 바람에너지가 로터 블레이드를 통해서 운동에너지로 변환되고 다시 발전기를 통해서 전기에너지를 발생시키는 에너지 변환기술이며, 풍력발전기의 중요부품인 블레이드의 설계 및 제작은 매우 중요한 요소이지만, 우리나라는 이에 대한 기초자료 및 핵심기술 등이 부족하여 아직도 중요부품들을 외국에서 수입하여 사용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 저 풍속에서도 발전 가능한 다층형 구조의 블레이드를 소형풍력발전기에 적용하여 풍속 및 블레이드 개수에 따른 발전기의 출력특성을 분석하였다. 연구결과, 최대풍속 8m/s일 때 블레이드 3개를 적용하면 블레이드를 1개 및 2개를 적용했을 때보다 발전기 출력전압은 33% 및 18%로 증가되었고, 발전기 출력전류는 33% 및 15%로 증가되었으며 발전기 RPM은 23% 및 13%로 증가되었다. 본 연구에서다층형 구조의 블레이드를 소형풍력발전기에 적용한 결과 발전기의 출력특성이 향상되었고 저 풍속에서도 전기에너지의 수집이 가능함을 확인하였다.