• 한국항공우주학회지
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• 제36권4호
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• pp.315-320
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• 2008

본 논문은 상용유동해석코드인 Fluent를 이용하여 NREL(National Renewable Energy Laboratory) Phase VI 로터에 대한 공력특성을 연구하였다. 해석 결과는 NREL/NASA Ames 풍동 시험결과와 비교하였다. 풍력터빈로터의 반경방향에 대해 속도의 변화에 따른 압력분포를 비교하였다. 계산된 결과는 저속일 때 실험결과와 잘 일치 하였지만 고속일 때 블레이드의 suction side에서 실험결과와 잘 일치하지 않았다. 2기의 풍력터빈간의 거리가 풍력터빈 로터지름의 10배일 때 후류의 영향을 고려한 후방 풍력터빈 로터의 공력해석을 수행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.241-244
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• 2006

The present paper describes the scale effect correction method for wind turbine by using CFD(computational fluid dynamics). For the correct ions of wind turbine scale effect, various researches on the helicopter rotor scale effect were Investigated and feasibility study of methods was performed to correct wind turbine scale effect The present paper also introduces new scale effect correction method based on two dimensional lift slope modification. In order to test the Present method, performance analyses of NREL Phase VI wind turbines under various scale conditions were carried out by using CFD. The present method showed reasonable results when applied to NREL Phase VI wind turbine.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2006년도 추계 학술대회논문집
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• pp.155-158
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• 2006

In the present paper, the scale effects of two-dimensional airfoil and three-dimensional wind turbine were investigated by using FLUENT software. For two dimensional analysis, flow around S809 airfoil with various Reynolds No. and Mach No. conditions were simulated. For three dimensional analysis, scaled NREL Phase VI wind turbine models from 6% to 1,600% were simulated under the same tip speed ratio condition. Finally, aerodynamic comparisons between two-dimensional flow and three dimensional wind turbine flow are made for the feasibility study of scale effect corrections. Currently, KARI(Korea Aerospace Research Institute) is preparing for the wind tunnel test of 12% NREL Phase VI wind turbine and the performance analysis of the scaled NREL wind turbine model will be validated by the wind tunnel test.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.357-360
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• 2007

NREL Phase VI 12% 축소모델을 사용한 표준풍력터빈 풍동시험은 2006년에 1차 시험이 수행되었다. 1차 풍동시험은 복합재 블레이드를 사용하여 표준조건(설치각 3도)에 대해 수행되었으며 블레이드 표면상태에 따라 측정값이 영향을 받는 것을 파악하였다. 2007년 4월에 수행된 2차 풍동시험은 표면상태의 영향을 보다 정확히 파악하기 위해 알루미늄 블레이드를 사용하여 시험을 수행하였으며, 블레이드 제작 정밀도에 따른 영향을 파악하였다. 낮은 레이놀즈 수 영역(저속영역)에서는 블레이드 표면상태 따라 토크 값 다르게 나타나며, 블레이드 끝단 부근의 제작 정밀도는 최대 토크 이후의 영역에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 0.1mm 이내의 정밀도로 제작된 모델의 경우 NREL 시험결과와 전체적인 형상이 유사하게 나타나며, 축소효과에 의한 영향으로 최대토크는 약 25% 정도 감소현상을 보이고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권7호
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• pp.731-738
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• 2012

본 논문은 상용 유한요소코드인 ANSYS Workbench 12.1과 CFX 12.1을 이용하여 NREL Phase VI Rotor에 대한 공력특성을 입구풍속 7m/s 경우에 대해 연구하였다. 공탄성 효과를 고려하기 위해 약결합 양방향 유체구조 연성기법을 사용하여 타워구조를 제외한 로터파트에 대해서 해석이 수행되었다. 블레이드 끝단의 초기 피치각은 $3^{\circ}$로 설정하였고, 구조해석모델은 등가강성기법을 적용하였다. 신뢰성 있는 수렴판정 결과의 확보를 위해 블레이드 루터부의 굽힘모멘트를 실시간으로 모니터링 하였다. 해석의 신뢰성을 검증하기 위하여 해석결과를 NREL/NASA Ames 풍동 실험결과와 비교 분석하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.652-655
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• 2008

Despite of the laminar-turbulent transition region co-exist with fully turbulence region around the leading edge of an airfoil, still lots of researchers apply to fully turbulence models to predict aerodynamic characteristics. It is well known that fully turbulent model such as standard k-${\varepsilon}$ model couldn't predict the complex stall and the separation behavior on an airfoil accurately, it usually leads to over prediction of the aerodynamic characteristics such as lift and drag forces. So, we apply correlation based transition model to predict aerodynamic performance of the NREL (National Renewable Energy Laboratory) Phase IV wind turbine. And also, compare the computed results from transition model with experimental measurement and fully turbulence results. Results are presented for a range of wind speed, for a NREL Phase IV wind turbine rotor. Low speed shaft torque, power, root bending moment, aerodynamic coefficients of 2D airfoil and several flow field figures results included in this study. As a result, the low speed shaft torque predicted by transitional turbulence model is very good agree with the experimental measurement in whole operating conditions but fully turbulent model(k-${\varepsilon}$) over predict the shaft torque after 7m/s. Root bending moment is also good agreement between the prediction and experiments for most of the operating conditions, especially with the transition model.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.33.2-33.2
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• 2011

The 'NREL Phase VI' model with a 10.06m diameter was tested in the NASA Ames tunnel to make a reference data of the computational models. The test was conducted at the one rotational speed, blade tip speed 38m/s and the Reynolds number of the sectional airfoils in that test was around 1E6. The 1/5 scale down model of the 'NREL Phase VI' model was used in this paper to study the power characteristics in low Reynolds number region, 0.1E6 ~ 0.4E6 which is achievable range for the conventional wind tunnel facilities. The torque generated by the blade was directly measured by using the torque sensor installed in the rotating axis for a given wind speed and rotational speed. The power characteristics below the stall condition, lambda > 4, was presented in this paper. The power coefficient is very low in the condition below the Re. 0.2E6 and rapidly increases as the Re. increases. And it still increases but the variation is not so big in the condition above the Re. 0.3E6. This results shows that to study the performance of the wind turbine blade by using the scaled down model, the Re. should be larger than the 0.3E6.

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

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.60.1-60.1
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• 2011

본 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 다분야 통합 최적 설계를 위하여, 진동하는 비정상 공력하중에 의한 작동 수명을 고려한 최적화 과정을 수행하였다. 최적화 대상으로는 NREL의 1.5MW 급 풍력터빈을 baseline 으로 하였고, NREL의 FAST 프로그램을 이용하여 발전기의 정격 출력 및 블레이드에 작용하는 비정상 공력 하중 특성을 분석하였다. 최적화 수행 시 블레이드 형상의 효율적인 구현을 위해 형상모델링 함수를 이용하여 코드 길이와 트위스트 분포를 모델링하였다. 그리고 상용 MDO Framework 인 Piano를 이용하여 블레이드 루트부의 비정상 공력하중 조건을 완화시키는 최적화 설계를 수행하였다. 정격출력을 유지하면서도 Out of Plain 방향의 하중 조건을 개선하여 보다 긴 작동 수명을 기대할 수 있는 블레이드 형상을 설계하였다.