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
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.46
no.5
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pp.368-375
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2018
In the present study, aerodynamic load analysis for a floating off-shore wind turbine was conducted to examine the effect of periodic platform motion in the direction of 6-DOF on rotor aerodynamic performance. Blade-element momentum method(BEM) was used for a numerical simulation, the unsteady airload effects due to the flow separation and the shed wake were considered by adopting a dynamic stall model based on the indicial response method. Rotor induced downwash was estimated using the momentum theory, coupled with empirical corrections for the turbulent wake states. The periodic platform motions including the translational motion in the heave, sway and surge directions and the rotational motion in the roll, pitch and yaw directions were considered, and each platform motion was applied as a sinusoidal function. For the numerical simulation, NREL 5MW reference wind turbine was used as the target wind turbine. The results showed that among the translation modes, the surge motion has the largest influence on changing the rotor airloads, while the effect of pitch motion is predominant for the rotations.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.7
no.2
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pp.7-13
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2011
Turbine journal bearings are designed to support the weight of the rotors on a hydrodynamic oil film and to provide dynamic stability to the rotor system. The life time of journal bearings is infinite theoretically because the journal bearings are separated from the shaft journal by oil film. But poor design, assembly, operation and maintenance can cause problems to the journal bearings. The FMEA(Failure Mode and Effects Analysis) results of the journal bearings show that frequent maintenance of the journal bearings can cause failures and reduction of the bearing life. Therefore, the maintenance periods and history of the journal bearings with the bearing FMEA results are reviewed in order to establish the optimized maintenance period of the journal bearing for the nuclear power plants. Consequently it is necessary to maintain a best condition of lubrication system, reject time-based maintenance and perform the condition-based maintenance of journal bearings in order to maintain optimum condition of the journal bearing.
The aim of this work is conduct the study on light weight and structural performance improvement of the composite wind power blade. GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic) pre-empted by CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic), the major material of wind power blade, was identified the superiority of mechanical performance through the tensile and fatigue test. SENT(Single Edge Notched Tension) specimen fracture test was conducted on the specimen that laminated together 2 ply CFRP with 4 ply GFRP through DIC(Digital Image Correlation) analysis. The SENT specimen thickness and $a_0/W$ ratio is 1.45 mm and 0.2, respectively. The fracture test accomplished with displacement control with 0.1 mm/min at the room temperature. The experimental apparatus used for the fracture test consisted of a 50kN universal dynamic tester and CCD camera connected to a personal computer (PC), which was used to record images of the specimen surface. Following data acquisition, the images and load-displacements were transferred to the PC, on which the DIC software was implement. The experiment and DIC analysis results show that CFRP/GFRP laminated composite exhibits improvement of the strength, compared with that of the existing blade material. This study shows the result that the strength of CFRP rotor blade of wind turbine satisfies through the experimental and DIC method.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.1
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pp.22-28
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2010
To detect the damage in composite structure, nondestructive evaluation techniques are widely used. Tapping test is perhaps the most common technique used for the detection of damage in composite laminates. The method is accomplished by tapping the inspection area with light hammer-like device. The tapping test has the ability that indicates damages in a structure due to a localized change of stiffness. The change in vibration signature may be detected by measurement of the dynamic contact force during impact. In this study, it has been shown that the characteristics of impact force histories from a structure during tapping are changed by the presence of damage such as surface crack and delamination. And impact response analysis has been performed on composite rotor blade with crack to investigate the effect of damage.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.12
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pp.2647-2655
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2002
This research presents an analytical model to investigate the stability due to the ball bearing waviness i n a rotating system supported by two ball bearings. The stiffness of a ball bearing changes periodically due to the waviness in the rolling elements as the rotor rotates, and it can be calculated by differentiating the nonlinear contact forces. The linearized equations of motion can be represented as a parametrically excited system in the form of Mathieu's equation, because the stiffness coefficients have time -varying components due to the waviness. Their solution can be assumed as a Fourier series expansion so that the equations of motion can be rewritten as the simultaneous algebraic equations with respect to the Fourier coefficients. Then, stability can be determined by solving the Hill's infinite determinant of these algebraic equations. The validity of this research is proved by comparing the stability chart with the time responses of the vibration model suggested by prior researches. This research shows that the waviness in the rolling elements of a ball bearing generates the time-varying component of the stiffness coefficient, whose frequency is called the frequency of the parametric excitation. It also shows that the instability takes place from the positions in which the ratio of the natural frequency to the frequency of the parametric excitation corresponds to i/2 (i=1,2,3..).
Reported experimental and computational fluid dynamic (CFD) studies have demonstrated significant power augmentation of diffuser shrouded horizontal axis micro wind turbine compared to bare turbine. These studies also found the degree of augmentation is strongly dependent on the shape and geometry of the diffuser such as length and expansion angle. However study flow field over the rotor blades in shrouded turbine has not received much attention. In this paper, CFD simulations of an experimental diffuser shrouded micro wind turbine have been carried out with the aim to understand the mechanisms underpinning the power augmentation phenomenon. The simulations provide insight of the flow field over the blades of bare wind turbine and of shrouded one elucidating the augmentation mechanisms. From the analysis, sub-atmospheric back pressure leading to velocity augmentation at the inlet of diffuser and lowering the static pressure on blade suction sides have been identified as th dominant mechanisms driving the power augmentation. And effective augmentation was achieved for ${\lambda}$ above certain value. For the case turbine it is ${\lambda}$ greater than ${\approx}2$.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.23
no.8
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pp.681-689
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2013
The commercial tools to simulate the non-linear dynamic characteristics of wind turbine system are various but, the tool take much time to simulate the control algorithm and require many input variables. In this paper, the procedures to derive the simplified 4-degree-of-freedom mathematical model of a 2-MW wind turbine which could be used at the initial design stage of the controller are proposed based on RISO's suggested method. In this model, the 1st tower fore-after bending motion and 1st blade flapping motion are also considered in addition to the rotor-generator rotation motion in the 2-DOF model. The effectiveness of the 4-DOF model is examined comparing with the 2-DOF model and verification of the simplified model is accomplished through modal analysis for whole wind turbine system.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.8
no.4
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pp.76-83
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2004
A Propulsion System of the CRW(Canard Rotor Wing) type UAV(Unmanned Aerial Vehicle) was composed of the turbojet engine to generate the propulsive exhaust gas, and the duct system including main and rotary ducts, the nozzle subsystem including main and tip jet nozzle for three flight modes such as lift/landing mode, low speed transition flight mode and high speed forward flight mode. Transient simulation performance utilized the ICV (Inter-component volume) method and simulated using the SIMULINK. Transient performance analysis was performed on 3 cases. Fuel flow schedules to accelerate from Idle to maximum rotational speed were divided into the step increase of the most severe case and ramp increase cases to avoid the overshoot of turbine inlet temperature, and variations of thrust and the turbine inlet temperature were investigated in some transient analysis cases.
In this study, a comparative analysis between an electric heat pump cooling system and a hybrid desiccant cooling system is conducted. Desiccant cooling is a thermal driven system with potentially lower electric power consumption than electric heat pump. Hybrid desiccant cooling system simulation includes components such as a desiccant rotor, direct and indirect evaporative coolers, heat exchangers, fans, and a heat pump system. Using dynamic simulations by climate conditions, house cooling temperatures and power consumption for both systems are analyzed for 16 days period in the summer season under climate scenarios for the year 2100 prediction. The results reveal that the hybrid desiccant cooling system exhibits a 5-18% reduction in electric consumption compared to the heat pump system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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