• 한국전산유체공학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.55-61
• /
• 2008

The Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) analysis of the 3-D steady flow around the NREL Phase VI horizontal axis wind turbine(HAWT) rotor was performed. The CFD analysis results were compared with experimental data at several different wind speeds. The present CFD model shows good agreements with the experiments both at low wind speed which formed well-attache flow mostly on the upper surface of the blade, and at high wind speed which blade surface flow completely separated. However, some discrepancy occurs at the relatively high wind speeds where mixed attached and separated flow formed on the suction surface of the blade. It seems that the discrepancy is related to the onset of stall phenomena and consequently separation prediction capability of the current turbulence model. It is also found that strong span-wise flow occurs in stalled area due to the centrifugal force generated by rotation of the turbine rotor and it prevents abrupt reduction of normal force for higher wind speed than the designed value.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
• /
• 유체기계공업학회 2002년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
• /
• pp.396-401
• /
• 2002

The purpose of this 3-D numerical simulation is evaluate the application of a commercial CFD code to predict 3-D flow characteristics of wind turbine. The experimental approach, which has been main method of investigation, appears to be its limits, the cost increasing disproportionally with the size of the wind turbines, and is hence mostly limited to observing the phenomena. Hence, the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques and Wavier-Stokes solvers are considered a very serious contender. The flow solver CFX-TASCflow is employed in all computations presented in this paper. The 3-D flow separation and the wake distribution of 2 bladed Horizontal Axis Wind Turbines (HAWTs) are compared to Heuristic model and visualized result by NREL(National Renewable Energy Laboratory). Simulated 3-D flow separation structure on the rotor blade is very similar to Heuristic model and the wake structure of the wind turbine is good agree with visualized results.

• 한국측량학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.141-151
• /
• 2020

Since it was first studied in 1980, solar energy analysis model for geographic information systems has been used to determine the approximate spatial distribution of terrain. However, the spatial pattern was not able to be grasped in 3D (three-dimensional) space with low accuracy due to the limitation of input data. Because of computational efficiency, using a constant value for the brightness of the sky caused the simulation results to be less reliable especially when the slope is high or buildings are crowded around. For the above reasons, this study proposed a model that predicts solar energy of vertical surfaces of buildings with four stages below. Firstly, CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) luminance distribution model was used to calculate the brightness distribution of the sky using NREL (National Renewable Energy Laboratory) solar tracking algorithm. Secondly, we suggested a method of calculating the shadow effect using ray tracing. Thirdly, LOD (Level of Detail) 3 of 3D spatial data was used as input data for analysis. Lastly, the accuracy was evaluated based on the atmospheric radiation data collected through the ground observation equipment in Daejeon, South Korea. As a result of evaluating the accuracy, NMBE was 5.14%, RMSE 11.12, and CVRMSE 7.09%.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
• /
• pp.42-46
• /
• 2005

In spite of fast growing of prediction codes, there is still not negligible uncertainty in their results. This uncertainty affects on the turbine structural design and power production prediction. With the growing size of wind turbine, reducing this uncertainty is becoming one of critical issues for high performance and efficient wind turbine design. In this respect, there are international efforts to evaluate and tune prediction codes of wind turbine. As the reference data for this purpose, field test data is not appropriate because of its uncontrollable wind characteristics and its inherent uncertainty. Wind tunnel can provide controllable wind. For this reason, NREL has done the full scale test of the 10m turbine at NASA-Ames. With this reference data, a blind comparison has been done with participation of 18 organizations with 19 modeling tools. The results were not favorable. In Europe, a similar project is going on. Nine organizations from five countries are participating in the MEXICO project to do full scale wind tunnel tests and calculation with prediction codes. In this study. these two projects were reviewed in respect of wind tunnel test and its contribution. As a conclusion, it is suggested that scale model wind tunnel tests can be a complementary tool to calculation codes which were evaluated worse than expected.

• 신재생에너지
• /
• 제2권2호
• /
• pp.28-36
• /
• 2006

Numerical analysis of wind turbine scale effect was performed by using commercial CFD code, Fluent. For the numerical analysis of wind turbine, the three dimensional Navier-Stokes solver with various turbulence models was tested. As a turbulence mode, the realizable k-e turbulence model was selected for the simulation of wind turbines. To validate the present method, performance of NREL (National Renewable Energy Laboratory) Phase VI wind turbine model was analyzed and compared with its wind tunnel test and blind test data. Using the present method, numerical simulations for various size of wind tunnel models were carried out and characteristics were analyzed in detail. For wind tunnel test model, the size of nacelle may not be scaled down precisely because of available motor. The effect of nacelle size was also computed and analyzed though CFD simulation. The present results showed the good correlations in pre-stall region but much to be improved in post-stall region. In 2006 and 2007, the performance and the scale effect of standard wind turbine model will be tested in KARI(Korea Aerospace Research Institute) LSWT(Low Speed Wind Tunnel) and the present results will be validated with the wind tunnel data.

• 태양에너지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.72-80
• /
• 1992

본 연구에서는 건물의 축열 질량이 실내 온도의 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 건물의 열적 성능 분석과 관련하여 사용된 기법은 미국 신에너지 연구소에서 개발된 PSTAR(Primary and Secondary Terms Analysis and Ronormalization)방법이다. 얻어진 결과는 축열질량과 관련하여 매우 대조적인 두 경우를 대변하는데, 특히 실내의 열환경과 건물의 전체적인 열적 성능에 미치는 영향을 잘 보여주고 있다. 재표준화된 모델을 이용한 월별 냉난방 부하와 이의 최대 요구치는 건물에 있어서 냉난방 시스템의 설계에 유용한 자료를 제시하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.516-520
• /
• 2009

This study describes aerodynamic characteristics for the HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) rotor blade using general CFD(Computational Fluid Dynamics) code. The boundary conditions for analysis are validated with the experimental result by the NREL (National Renewable Energy Laboratory)/NASA Ames wind tunnel test for S809 airfoil. In the case of wind turbine rotor blade, complex phenomena are appeared such as flow separation and re-attachment. Those are handled by using a commercial flow analysis tool. The 2-equation k-$\omega$ SST turbulence model and transition model appear to be well suited for the prediction. The 3-dimensional phenomena in the HAWT rotor blade is simulated by a commercial 3-D aerodynamic analysis tool. Tip vortex geometry and Radial direction flows along the blade are checked by the analysis.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.61.1-61.1
• /
• 2011

풍력 터빈은 복잡한 바람 조건에 노출되어 운용 되는 시스템으로서 경제성과 신뢰성을 확보하기 위해서는 이러한 조건하에서 시스템에 작용하는 정확한 공력 하중 예측이 필요하다. 여러 조건 중에서도 요에러는 풍향이 수시로 바뀌기 때문에 피할 수 없는 비정상 유동 중에 하나이다. 본 연구에서는 이러한 요에러 발생시 공력 하중예측을 적절히 예측하기 위해서 와류 격자 기법을 기반으로 하는 비선형 와류 보정기법을 적용하였다. 비선형 와류 보정기법은 실속 이후의 공력 예측을 위해 기지의 공력 테이블을 이용하는 방법으로서 실속 이후의 공력 테이블 값의 양력과 와류 격자 기법에서의 양력 값이 일치하도록 순환(circulation)을 분포시키는 기법이다. 또한 요에러시에 발생할 수 있는 동적 실속을 계산하기 위해 Beddoes-Leishmen 동적 실속 모델을 비선형 와류 보정 기법에 적용하는 연구를 수행하였다. 요에러시 공력 하중 예측에 관한 수치해석 기법 연구의 적절성을 알아보기 위해 NREL-Phase VI Rotor 실험 결과와 비교 하였다. 그 결과 기존의 여타의 기법들과 비교하여 본 연구에서 제안한 기법의 적절성을 확인 할 수 있었다. 앞으로 본 연구를 바탕으로 다양한 비정상 공력 조건에 대한 풍력 블레이드의 공력 하중 해석에 대해 수행할 계획이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.58.2-58.2
• /
• 2011

본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력터빈 블레이드에 대해 국내 서남해안의 풍속특성을 고려한 최적설계를 수행 하였다. 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum Theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드을 선정하였다. 최적설계를 수행하기 전 설계에 사용된 설계변수들이 풍속에 대해 어떠한 경향을 가지고 있는지 알아보기 위해 Parametric Study를 수행 하였으며, 최적설계는 다목적 최적화 유전 알고리즘인 NSGA-II를 이용하여 평균풍속이 낮은 서남해안의 연간에너지 생산량과 설비이용률을 최대화하였다. 최적화 결과들로부터 설계 조건에 맞는 최적해를 도출 할 수 있었으며, 이를 통해 기저형상의 연간에너지 생산량 및 설비이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
• /
• pp.432-436
• /
• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.