International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.1
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pp.57-66
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2011
Radial-vaned air separators show a strong stall suppression effect in an axial flow fans. From a survey of existing literature on the effects and the author's data, a possible mechanism for the significant effects has been proposed here. The stall suppression is suggested to have been achieved by a combination of the following several effects; (1) suction of blade and casing boundary layers and elimination of embryos of stall, (2) separation and straightening of reversed swirling flow from the main flow, (3) induction of the fan main flow toward the casing wall and enhancement of the outward inclination of meridional streamlines across the rotor blade row, thus keeping the Euler head increase in the decrease in fan flow rate, and (4) reinforcement of axi-symmetric structure of the main flow. These phenomena have been induced and enhanced by a stable vortex-ring encasing the blade tips and the air separator. These integrated effects appear to have caused the great stall suppression effect that would have been impossible by other types of stall prevention devices. Thus the author would like to name the device "tip-vortex-ring assisted stall suppression device".
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.25
no.3
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pp.356-365
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2001
Heat (mass) transfer characteristics have been investigated on the endwall of a large-scale linear turbine cascade. Its profile is based on the mid-span of the first-stage rotor blade in a industrial gas turbine. By using the naphthalene sublimation technique, local heat (mass) transfer coefficients are measured for two different free-stream turbulence intensities of 1.3% and 4.7%. The results show that local heat (mass) transfer Stanton number is widely varied on the endwall, and its distribution depends strongly on the three-dimensional vortical flows such as horseshoe vortices, passage vortex, and corner vortices. From this experiment, severe heat loads are found on the endwall near the blade suction side as well as near the leading and trailing edges of the blade. In addition, the effect of the free-stream turbulence on the heat (mass) transfer is also discussed in detail.
This study aimed to develop an approach to accurately predict the wind models and wind effects of large wind turbines. The wind-induced vibration characteristics of a 5 MW tower-blade coupled wind turbine system have been investigated in this paper. First, the blade-tower integration model was established, which included blades, nacelle, tower and the base of the wind turbine system. The harmonic superposition method and modified blade element momentum theory were then applied to simulate the fluctuating wind field for the rotor blades and tower. Finally, wind-induced responses and equivalent static wind loads (ESWL) of the system were studied based on the modified consistent coupling method, which took into account coupling effects of resonant modes, cross terms of resonant and background responses. Furthermore, useful suggestions were proposed to instruct the wind resistance design of large wind turbines. Based on obtained results, it is shown from the obtained results that wind-induced responses and ESWL were characterized with complicated modal responses, multi-mode coupling effects, and multiple equivalent objectives. Compared with the background component, the resonant component made more contribution to wind-induced responses and equivalent static wind loads at the middle-upper part of the tower and blades, and cross terms between background and resonant components affected the total fluctuation responses, while the background responses were similar with the resonant responses at the bottom of tower.
In this study, an optimal structural design of composite helicopter blades is performed using the genetic algorithm-based optimizer PSGA (Particle Swarm assisted Genetic Algorithm). The blade sections consist of the skin, spar, form, and balancing weight. The sectional geometries are generated using the B-spline curves while an opensource code Gmsh is used to discretize each material domain which is then analyzed by a finite element sectional analysis program Ksec2d. The HART II blade formed based on either C- or D-spar configuration is exploited to verify the cross-sectional design framework. A numerical simulation shows that each spar model reduces the blade mass by 7.39% and 6.65%, respectively, as compared with the baseline HART II blade case, while the shear center locations being remain close (within 5% chord) to the quarter chord line for both cases. The effectiveness of the present optimal structural design framework is demonstrated, which can readily be applied for the structural design of composite helicopter blades.
Ji-Hoon Kim;Jin Bum Moon;Min-Gyu Kang;Woo-Kyoung Lee;Si-Hyun Kim;Jisang Park
Journal of Wind Energy
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v.13
no.3
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pp.13-21
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2022
When a wind turbine is designed, the dynamic stability of the system as well as the dynamic characteristics of the main components such as blades, hub, main shaft and tower must be evaluated. In particular, the natural frequencies of a blade, as a main load-generating component, need to be measured and assessed by component level testing. In conventional practice, the natural frequencies of a blade are determined as the measured frequencies near the reference frequencies provided by FE analysis results. But the reference frequencies are also uncertain since designers have difficulty distinguishing the torsional mode shape among the analysis results due to the complexity of its mode shape. So, in conventional practice, the determination of a measured torsional frequency inevitably contains uncertainty. Therefore, a novel method to definitely determine the torsional frequencies from the experimental data itself is necessary. In this paper, a new methodology to measure the torsional frequency of a blade was studied from the perspective of a modal test procedure, data processing method and mode determination logic. Finally, the validity of the method that can measure torsional frequency without reference FE analysis results was verified by applying it to an actual large wind turbine blade
This paper introduces a 3MW embedded Permanent Magnet Synchronous Generator(PMSG) for wind turbine. The generator features 313mm stator inner radius and 974mm stator length. The blade rotor angular velocity is 15.7 rpm and the gear ratio is set to be 92.93. The nominal generator rpm at rated load is about 1459. The number of poles is six and embedded in the generator rotor. Embedded permanent magnet excitation shows higher reliability, and better efficiency. Using the finite element method, electromagnetic and thermal results are simulated by ANSYS and the results are summarized in this report.
Pohang Wind Energy Research Center (PoWER-C) is developing a 3 MW Radial Flux Permanent Magnet (RFPM) Synchronous Generator for offshore Wind Energy Converter (WEC). The blade rotor rpm is 15.7 and the gear ratio is set to be 92.93. The nominal generator rpm at the rated load is about 1459. Baseline design with surface mounted PM magnets are completed. However, there is some concern about the excessive eddy current heating in the magnets. To alleviate this problem, another design with embedded magnet is going on. With embedded magnets, the generator length should be increased to compensate the increased flux leakage. But the field fluctuation in the magnets due to the slots are greatly reduced. This means less eddy currents and lower magnet operating temperature. In this report, engineering efforts for embedded rotor is presented.
Kim, Ji-Ern;Choi, Seok-Woo;No, Tae-Soo;Song, Seung-Ho;Jung, Sung-Nam
Proceedings of the KIEE Conference
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2003.04a
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pp.365-368
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2003
전북 부안군에 설치된 30kW급 Dual-rotor 풍력발전기의 Main rotor blade를 대상으로 공기역학적 모델링을 수행한 후 각종 바람 상황과 풍속에 따라 변화하는 RPM 상황을 고려하여 전산모의 실험을 수행하였다. 또한 출력성능을 향상시키기 위하여 최대 출력을 계산하고 이를 추종하도록 하는 직접 출력 제어 알고리즘을 제안하였다.
Wind power system is composed by 3 major parts, rotor blade, nacelle and tower. Especially, the nacelle cover has an important role to prevent the component of nacelle and rotor from an extreme external circumstance. Therefore it is necessary to analyze and evaluate the stress distribution and deformation for them in the design level. There are two major points in nacelle cover analysis. The one is nacelle cover itself and the other is cover support structure. According to GL specification, this study shows the result that CFRP nacelle cover of wind turbine satisfies the strength and deformation through numerical analysis using the commercial finite element analysis program.
In this paper, helicopter aerodynamics is simulated in hovering and forwarding flighst. The governing equation is the unsteady Euler equation. To consider the blade motion and moving effects, an overset grid technique is applied in this simulation. At the boundary, the Riemann invariants condition is used for inflow and outflow. To validate this method, the result is compared with Caradonna-Tung's experimental data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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