• Wind and Structures
• /
• 제33권6호
• /
• pp.471-480
• /
• 2021

This present paper leads to investigation of blade-fluid interactions of cambered blade H-Darrieus rotor having EN0005 airfoil blades using comprehensive Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis to understand its performance in low wind streams. For several blade azimuthal angle positions, the effects of three different low wind speeds are studied regarding their influence on the blade-fluid interactions of the EN0005 blade rotor. In the prevailing studies by various researchers, such CFD analysis of H-Darrieus rotors are very less, hence it is needed to improve their steady-state performance in low wind velocities. Such a study is also important to obtain important performance insights of such thin cambered blade rotor in its complete rotational cycle. It has been seen that the vortex generated at the suction side of the EN0005 blade rolls back to its leading edge due to the camber of the blade and thus a peak velocity occurs near to the nose position of this blade at its leading edge, which leads to peak performance of this rotor. Again, in the returning phase of the blade, a secondary recirculating vortex is generated that acts on the pressure side of EN0005 blade rotor that increases the performance of this cambered EN0005 blade rotor in its downstream position as well. Here, the aerodynamic performances have been compared considering Standard k-ε and SST k-ω models to check the better suited turbulence model for the cambered EN0005 blade H-Darrieus rotor in low tip speed ratios.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
• /
• 제20권4호
• /
• pp.45-53
• /
• 2023

This study optimized the parameters of the helical gear based on the original external meshing helical gear pump, combined with the analysis of the stability and flow of the basic parameters of the equipment; herringbone gears were used to eliminate the axial force generated by the helical gears. An optimized helical gear rotor was built with NX. The error between the simulation and calculation results of pump displacement was 3.95% and the simulation results were valid. Analysis of the outlet pressure and lift changes (maximum change rates of 0.38% and 0.25%), pressure analysis of the XY center plane at different times in the same cycle (no pressure surge or drop), and analysis of the axial force of the primary and driven rotors (axis The axial force is close to 0) were performed. The results showed that the flow pulsation of the external gear pump was slight, the operation was smooth, vibration and friction were reduced, the wear of bearings and other components could be diminished, and the service life of the equipment was extended. The simulation results showed that the external gear pump met the design requirements.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.273-279
• /
• 2011

최근 관심이 높아지고 있는 해상풍력 터빈의 성능평가를 위해 풍력터빈 날개에 대한 점성유동장 해석을 수행하였다. Fluent package를 사용하여 회전하는 비관성 좌표계에서 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식의 해를 구하였다. 난 류 모형은 realizable k-$\varepsilon$ 모델을 사용하였으며, 격자계는 구조 격자계와 비구조 격자계를 혼합하여 사용하였다. 먼저 실험값이 공개되어 있는 2차원 날개에 대한 유동해석을 통해 수치계산 결과를 검증하였다. 다음으로 NACA 4-series 단면을 가지는 세 개의 날개가 2 MW의 정격출력을 내도록 설계된 풍력터빈 날개를 대상으로 회전수와 피치각을 고정시킨 상태에서 입사류의 속도를 변화하여 주속비 별로 성능해석을 수행하였다. 그리고 풍력터빈의 성능향상을 위해 날개의 끝에 세 가지 형태의 날개 끝판을 붙여 성능 변화를 추정하였다. 그 중에서 날개의 흡입면에 날개 끝판을 붙인 경우가 가장 우수한 성능을 보였다. 또한 풍력터빈 날개가 경사각과 레이크를 가진 경우에 대하여 출력계수를 각각 비교하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제21권6호
• /
• pp.538-546
• /
• 2015

This paper describes an intelligent ankle assistive robot which provides assistive power to reduce ankle torque based on an analysis of ankle motion and muscle patterns during walking on level and sloped floors. The developed robot can assist ankle muscle power by driving an electric geared motor at the exact timing through the use of an accelerometer that detects gait phase and period, and a potentiometer to measure floor slope angle. A simple muscle assistive link mechanism is proposed to convert the motor torque into the foot assistive force. In particular, this mechanism doesn't restrain the wearer's ankle joint; hence, there is no danger of injury if the motor malfunctions. During walking, the link mechanism pushes down the top of the foot to assist the ankle torque, and it can also lift the foot by inversely driving the linkage, so this robot is useful for foot drop patients. The developed robot and control algorithm are experimentally verified through walking experiments and EMG (Electromyography) measurements.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제32권7호
• /
• pp.549-557
• /
• 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-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(${\kappa}-\;{\varepsilon}$) 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.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권5호
• /
• pp.465-475
• /
• 2012

본 연구는 두 가지 목표를 가지고 수행하였다. 하나는 수치해석과 Design-FOIL Pro.를 이용해 블레이드 에어포일 모델개발이고, 다른 하나는 이 모델을 Folding blade에 적용하는 것이다. 일반적으로 1MW이상 대형풍력터빈용 블레이드는 강풍시에 피칭제어로 풍향에 대해서 평형상태를 유지하여 로터를 회전시키지 않는 방법으로 블레이드의 손상을 방지 하였지만, 소형풍력터빈용 블레이드는 설비비, 유지비등 경제성을 이유로 피칭제어를 채택하지 않아 블레이드의 파손 문제가 심각하다. 그래서 본 연구에서는 유지보수가 필요 없고 강풍에서도 파손이 없는 Spring pack을 이용한 로터를 직접설계(Direct-Design) 방법으로 설계하여, 그 성능을 검증 하고 변화 풍속에 맞는 폴딩각을 이용해 강풍시에도 Wind turbine이 Cut-out 없이 계속발전을 유지할 수 있도록 하는 점에 집중 연구하고자 한다.

• 한국안전학회지
• /
• 제31권3호
• /
• pp.22-27
• /
• 2016

The use of electromagnetic wave has been interested in various energy industry because it enhances a flame stability and provides higher safety environments. However it might increase the pollutant emissions such as NOx and soot, and have harmful influence on human and environments. Therefore, it is very important to understand interaction mechanism between flame and electromagnetic wave from environmental point of view. In this study, an experiment was performed with jet diffusion flames induced by electromagnetic wave. Microwave was used as representative electromagnetic wave and a flickering flame was introduced to simulate the more similar combustion condition to industry. The results show that the induced microwave enhances the flame stability and blowout limit. The unstable lifted flickering flames under low fuel/oxidizer velocity is changed to stable attached flames or lift-off flames when microwave applied to the flames, which results from the abundance of radical pool. However, NOx emission was increased monotonically with increasing the microwave power as microwave power increased up to 1.0 kW. The effects might be attributed to the heating of combustion field and thermal NOx mechanism will be prevailed. Soot particle was examined at the post flame region by TEM grid. The morphology of soot particle sampled in the microwave induced flames was similar to the incipient soot that is not agglomerated and contain a lots of liquid phase hydrocarbon such as PAH, which soot particle formed near reaction zone is oxidized on the extended yellow flame region and hence only unburned young particles are emitted on the post flame region.

• 에너지공학
• /
• 제20권1호
• /
• pp.13-20
• /
• 2011

마이크로 가스터빈의 높은 연료 다양성은 광범위한 범위의 적용처에 적용할 수 있도록 설계되었다. 최근에는 가스터빈 발전시스템의 연료로서, 유기성폐기물의 소화가스와 쓰레기 매립지로부터 발생되는 바이오 가스에 대한 수요가 증가하고 있다. 우리는 매립지 가스를 이용하여 마이크로 가스터빈 열병합 발전시스템의 성능특성 및 운전 특성에 대한 영향을 연구하고 있다. 메탄과 이산화탄소를 동시에 회수하는 공정을 개발하여 현장 실증 플랜트 규모로 시험을 수행하였으며, 유리온실에 농작물의 이산화탄소 고농도 집적을 목적으로 철-킬레이트 화합물을 기본으로 하는 액상촉매를 이용하여 매립지 가스내에 있는 불순물을 저렴한 비용으로 제거하고자 한다. Fe-EDTA(철-킬레이트)를 이용한 내부순환 다판식 기포탑 반응기에 의하여 농축정제와 이산화탄소 제거가 매립지 가스의 최적화 연료화를 추진하였다. 매립지가스의 유량은 0.207 $m^3$/min이고 5.5 kg/$cm^2$의 압력으로 공급되며 메탄농도 70%, 이산화탄소 27%로 공급되도록 농축반응기를 설계하였고 황화수소 99% 제거를 목표로 한다. 유리온실은 마이크로 가스터빈 배가스와 온수를 이용하여 대기중의 이산화탄소 농도에서 1500 ppm의 농도범위로 공급되도록 설계되었다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.184-190
• /
• 2008

원전 증기발생기 전열관의 건전성을 평가하기 위해서 여러 가지 와전류검사 기법이 적용되고 있다. 이와 같은 와전류검사 기법중에서 보빈탐촉자 기법은 전열관에 발생할 수 있는 축방향균열, 마모 검사에 적용하고 있으며, MRPC 기법은 튜브시트 상단 및 곡관부위 균열의 정밀검사에 적용된다. 원전 증기발생기 전열관의 설치공정 혹은 운전중에 전열관에 덴트(dent, 혹은 ding) 및 벌지(bulge)가 형성될 수 있으며, 와전류검사에서 이러한 지시는 결함으로 간주하지 않기 때문에 일정 크기 이상의 지시만 검사보고서에 기록하여 관리하고 있다. 이러한 지시는 보빈탐촉자 기법으로 용이하게 검출이 가능하고 보빈단면형상검사에 의해 대략적인 크기의 측정이 가능하지만, 정확한 크기 및 형상은 알 수는 없으므로 본 연구에서는 단면형상검사의 정확도를 증가시키기 위해 $8{\times}1$ 다중코일 탐촉자를 설계 개발하여 그 정확도를 평가하였다. 한편, OPR-1000형 증기발생기 전열관의 튜브시트 확관 천이영역에 형성된 덴트부위에 균열성 결함이 발생할 가능성이 높기 때문에 일부 발전소에서는 예방차원의 슬리빙을 수행하고 있다 이와 같은 슬리빙 대상 전열관 선정시 본 검사기법을 활용하면 유용할 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제43권8호
• /
• pp.699-705
• /
• 2015

항공기가 적은 동력으로 장시간 체공을 하기 위해서는 높은 양항비(Lift Drag Ratio)와 구조경량화가 요구된다. 일반적으로 고고도 장기체공 비행기에는 가로세로비가 큰 날개가 적용된다. 또한 기체의 주요 구조물에 고강도, 고강성 탄소섬유복합재료를 사용하고, 날개의 표피(Skin)에 박막(Membrane) 소재인 얇은 마일러(Mylar)를 사용된다. 그 결과 날개 구조물이 다른 구조물에 비하여 유연해진다. 그리고 박막 소재인 얇은 마일러의 강성이 동적 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 비선형 갭(Gap) 요소를 사용하여 마일러의 박막 특성을 모사하였다. 그리고 비선형해석 결과를 이용하여 등가강성을 갖는 선형 쉘(Shell) 요소로 등가모델링 하는 방법을 제시하였다. 선형 등가 쉘 모델은 멤브레인 요소법를 이용한 비선형해석 결과와 비교하여 결과의 타당성을 검증하였다. 제안된 선형등가 쉘 모델은 모드 해석에 적용하여 마일러의 기계적 물성이 고유진동수에 미치는 영향을 평가하였다.