Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.14
no.4
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pp.273-279
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2011
Turbulent flow analysis around a wind turbine blade was performed to evaluate the power performance of offshore wind turbine. Fluent package was utilized to solve the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations in non-inertial rotating coordinates. The realizable k-$\varepsilon$ model was used for turbulence closure and the grid system combining structured and unstructured grids was generated. In the first, lift and drag forces of 2-D foil section were calculated and compared with existing experimental data for the validation. Then torque and thrust of the wind turbine blade having NACA 4-series sections were calculated with fixed pitch angle and rpm. Tip speed ratio was varied by changing wind speed. In the next, three kinds of end plate were attached at the tip of blade in order to increase the power of the wind turbine. Among them the end plate attached at the suction side of the blade was found to be most effective. Furthermore, performance analysis with tilt angle and rake was also performed.
Kim, Kwansu;Paek, Insu;Kim, Cheol-Jin;Kim, Hyun-Gyu;Kim, Hyoung-Gil
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.36
no.6
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pp.1-12
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2016
A control algorithm for a 100 kW wind turbine is designed in this study. The wind turbine is operating as a variable speed variable pitch (VSVP) status. Also, this wind turbine is a permanent magnet synchronous generator (PMSG) Type. For the medium capacity wind turbine considered in this study, it was found that the optimum tip speed ratios to achieve the maximum power coefficients varied with wind speeds. Therefore a commercial blade element momentum theory and multi-body dynamics based program was implemented to consider the variation of aerodynamic coefficients with respect to Reynolds numbers and to find out the power and thrust coefficients with respect tip speed ratio and blade pitch angles. In the end a basic power controller was designed for below rated, transition and above rated regions, and a load reduction algorithm was designed to reduce tower vibration by the nacelle motion. As a result, damage equivalent Load (DEL) of tower fore-aft has been reduced by 32%. From dynamic simulations in the commercial program, the controller was found to work properly as designed. Experimental validation of the control algorithm will be done in the future.
As the damages due to natural disasters continue to increase, a growing interest is being witnessed in such studies that focus on preventive measures to reduce damages rather than on their recovery. As such, the U.S. has been actively conducting projects to develop new models that can forecast potential damages due to natural disasters and widely employing them in actual cases. With no specific models developed in Korea yet, this study aimed to introduce an overseas typhoon model as part of the advanced efforts and apply it the actual cases occurring across the nation. This model estimates wind loads by measuring the impact of a strong wind upon buildings, and measurements require a number of parameters. Those parameters should include the types and dimensions of buildings and the type of the roofs. As for the FPHLM(Florida Public Hurricane Loss Model), a precedent model for our study, we were able to take advantage of number of the statistics and detailed categorizations on the residential buildings in the U.S., which enabled us to select the representative building types and produce their wind loads. With no sufficient relevant statistics available for the nation, however, we may not be able to readily measure the wind loads on the nation's residential buildings. Therefore, this study tried to choose the representative types, heights and dimensions of the buildings for the measurement of wind loads. We consequently came up with a representative house having an area between 62.81 and $95.56m^2$, either a flat roof or hip roof, a height of 2.6 m, an side ratio of 1.5, and the width and length of the mean $85m^2$ sized house being 11,300 mm and 7,530 mm, respectively.
Steam and advection fogs are frequently observed in the Yellow Sea located between Korea and China during the periods of March-April and June-July respectively. This study uses the remote sensing (RS) data for monitoring sea fog. Meteorological data obtained from the Ieodo Ocean Research Station provided an informative synopsis for the occurrence of steam and advection fogs through a ground truth. The RS data used in this study was GOES-9, MTSAT-1R images and QuikSCAT wind data. A dual channel difference (DCD) approach using IR and near-IR channel of GOES-9 and MTSAT-1R satellites was applied to estimate the extension of the sea fog. For the days examined, it was found that not only the DCD but also the texture-related measurement and the weak wind condition are required to separate the sea fog from the low cloud. The QuikSCAT wind is used to provide a weak wind area less than threshold under stable condition of the surface wind around a fog event. The Laplacian computation for a measurement of the homogeneity was designed. A new combined method of DCD, QuikSCAT wind speed and Laplacian was applied in the twelve cases with GOES-9 and MTSAT-1R. The threshold values for DCD, QuikSCAT wind speed and Laplacian are -2.0 K, 8 m $s^{-1}$ and 0.1, respectively. The validation methods such as Heidke skill score, probability of detection, probability of false detection, true skill score and odds ratio show that the new combined method improves the detection of sea fog rather than DCD method.
The wind is very important factor in forest fire spread. Flame spread has a change through wind pattern change in forest fire. In order to analyze the forest fire flame spread rate, change of flame tilt depending on wind may be considering first. This is be cause the flame spread rate varies by the flame tilt changed due to transfer of heat. Especially, as wind speed grow, flame gets closer to surface, heat transfer ratio increase, virgin fuel bed reaches ignition temperature more rapidly, and flame moves faster. This study deduces, through experiment and physical figure analysis, relations on the change behavior of flame tilt due to wind. The value of flame tilt angle calculated from the equation and the experiment value showed average error angle of $3.3^{\circ}$, which is relatively smaller than results of previous studies that used other coefficient. Froude number coefficient A can be calculated in the method provided in this research for estimation of flame tilt angle of virgin fuel bed with varying thermal properties. The research finding is expected to be applied to future studies on flame spread through numerical analysis of heat transfer.
Kim, Bu-Kyung;Lee, Dong-In;Kim, Jeong-Chang;Lee, Jun-Ho
Journal of the Korean earth science society
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v.33
no.6
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pp.469-480
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2012
This study was to analyze the characteristics of diurnal variation of high $PM_{2.5}$ concentration, $PM_{2.5}/PM_{10}$ concentration ratio by spatio-temporal wind system (wind speed and wind direction) for high $PM_{2.5}$ concentration (over the 24 hr environmental standard of $PM_{2.5}$, $50{\mu}g/m^3$) in the air quality observation sites (Jangrimdong: Industrial area, Jwadong: Residential area) that were measured for 3 years (2005. 12. 1-2008. 11. 30) in Busan. The observation days of high $PM_{2.5}$ concentration were 182 at Jangrimdong and 27 at Jwadong. The seasonal diurnal variation of hourly mean of high $PM_{2.5}$ concentration and of $PM_{2.5}/PM_{10}$ concentration ratio showed a similar pattern that had higher variation at dawn, and night and in the morning than in the afternoon. Durning daytime in summer at Jwadong, the $PM_{2.5}/PM_{10}$ concentration ratio increased because a secondary particulate matter, which was created by photochemical reaction, decreased the coarse particles of $PM_{10}$ more than the fine particles of $PM_{2.5}$ concentrations in ocean condition. We did an analysis of spatio-temporal wind system (wind speed range and wind direction) in each time zone. The result showed that high $PM_{2.5}$ concentration at Jangrimdong occurred due to the congestion of pollutants emissions from the industrial complex in Jangrimdong area and the transportation of pollutants from places nearby Jangrimdong. It also showed that high $PM_{2.5}$ concentration occurred at Jwadong because of a number of local residential and commercial activities that caused the congestion of pollutants.
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.
This paper deals with design of a small-scaled permanent magnet generator (PMG) for wind power applications. First, this paper determines rated power and rated speed of the PMG from measured characteristics of wind turbines. Second, we derive analytical solutions for the open-circuit field in order to determine optimum magnet thickness and pole pitch/arc ratio. Third, on the basis of open circuit field solutions, stator magnetic circuit is designed. And then, a diameter of stator coil which agree with a required current density is calculated, and its turns are determined from the area of slot. Finally, finite element (FE) method is employed for validity of the designed PMG and, the back-emf measurements are also given to confirm the design.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.25
no.5
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pp.1091-1097
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2001
A numerical investigation was performed to determine the effect of airfoil on the optimum flap height using NACA 00XX and 44XX airfoils. The six flaps which have 0.5% chord height difference were selected . A Navier-Stokes code, FLUENT, was used to calculate the flow field of the airfoil. The code was first tested as a benchmark by modelling flow around a NACA 4412 airfoil. Predictions of local pressure coefficients are found to be in good agreement with the result of the experimental results. For every NACA 00XX and 44XX airfoil, flap heights ranging from 0.0% to 2.5% chord were changed by 0.5% chord interval and their effects were also studied. Representative results from each case are presented graphically and discussed. It is conclued that this initial approach gives an idea for the future development of the wind turbine optimum design.
Generator efficiency optimization is important for economic saving and environmental pollution reduction. In general, the machine loss can be reduced by the decreasing the flux level, resulting in the significant reduction of the core loss. This paper proposesan model-based controller is used to decrement the excitation current component on the basis of measured stator current and machine parameters and the q-axis current component controls the generator torque, by which the speed of the induction generator iscontrolled according to the variation of the wind speed in order to produce the maximum output power. The generator reference speed is adjusted according to the optimum tip-speed ratio. The generated power flows into the utility grid through the back-to-back PWM converter. The grid-side converter controls the dc link voltage and the line-side power factor by the q-axis and the d-axis current control, respectively. Experimental results are shown to verify the validity of the proposed scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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