Wind power is one of the most reliable renewable energy sources and the installed wind turbine capacities are increasing radically every year. Although wind power has been favored by the public in general, the problem with the impact of wind turbine noise on people living in the vicinity of the turbines has been increased. Low noise wind turbine design is becoming more important as noise is spreading more adverse effect of wind turbine to public. This paper demonstrates the design of 10 kW class wind turbines, each of three blades, a rotor diameter 6.4m, a rated rotating speed 200 rpm and a rated wind speed 10 m/s. The optimized airfoil is dedicated for the 75% spanwise position because the dominant source of a wind turbine blade has been known as trailing edge noise from the outer 25% of the blade. Numerical computations are performed for incompressible flow and for Mach number at 0.145 and for Reynolds numbers at $1.02{\times}10^6$ with a lift performance, which is resistant to surface contamination and turbulence intensity. The objective in the low design process is to reduce noise emission, while sustaining high aerodynamic efficiency. Dominant broadband noise sources are predicted by semi-empirical formulas composed of the groundwork by Brooks et al. and Lowson associated with typical wind turbine operation conditions. During the airfoil redesign process, the aerodynamic performance is analyzed to minimize the wind turbine power loss. The results obtained from the design process show that the design method is capable of designing airfoils with reduced noise using a commercial 10 kW class wind turbine blade airfoil as a basis. The new optimized airfoil clearly indicates reduction of total SPL about 3 dB and higher aerodynamic performance.
In this study, aeroelastic performance analyses have been conducted for a 10MW class wind turbine blade model Advanced computational analysis system based on computational fluid dynamics (CFD) and computational structural dynamics (CSD) has been developed in order to investigate detailed dynamic responsed of wind turbine blade Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations with k-${\omega}$ SST turbulence model are solved for unsteady flow problems of the rotating turbine blade model. A fully implicit time marching scheme based on the Newmark direct integration method is used for computing the coupled aeroelastic governing equations of the 3D turbine blade for fluid-structure interaction (FSI) problems.
This study proposes a interim development result for the l-㎾ class small wind turbine system, which is applicable to relatively low wind speed regions like Korea and has the variable pitch control mechanism. In the aerodynamic design of the wind turbine blade, parametric studies were carried out to determine an optimum aerodynamic configuration which is not only more efficient at low wind speed but whose diameter is not much larger than similar class other blades. A light composite structure, which can endure effectively various loads, was newly designed. In order to evaluate the structural design of the composite blade, the structural analysis was performed by the finite element method. Moreover both structural safety and stability were verified through the full-scale structural test.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권2호
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pp.170-177
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2013
본 연구는 200 W급 자이로밀형 소형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상설계 및 유동해석에 의한 성능 검토에 관한 내용을 정리한 것이다. 2차원 형상의 로터 블레이드에 대하여 단일유관이론을 적용하여 설계하였으며, 설계 결과에 대해서 2차원 수치유동해석을 수행하여 해석결과의 검토로부터 3차원 로터 블레이드 기본 형상을 결정하고, 3차원 수치유동해석을 통하여 풍력터빈 로터 블레이드의 형상 결정 및 성능 검토를 하였다. 본 연구의 결과로부터 상대적 저풍속에서 200 W급 자이로밀형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상을 도출하였고, 수치유동해석으로부터 정격출력 200 W를 확보할 수 있음을 확인하여, 본 연구에서 적용한 설계법의 타당성을 확보하였다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제11권2호
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pp.980-992
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2019
This paper describes a model test and numerical simulation of a 750-kW-semi-submersible platform wind turbine under several wind and wave conditions for validation of the numerical simulation model. The semi-submersible platform was designed to support the 750-kW-wind turbine class and operate at a water depth of 50 m. The model tests were performed to estimate the performance characteristics of the wind turbine system in the wide tank of the University of Ulsan. Motions and loads of the wind turbine system under the wind and wave conditions were measured and analyzed. The NREL-FAST code was used to simulate the wind turbine system, and the results were compared with those of the test model. The results demonstrate that the numerical simulation captures noticeably the fully coupled floating wind turbine dynamic responses. Also, the model shows a good stability and small responses during waves, wind, and operation of the 750-kW-floating offshore wind turbine.
In now a days, the concern to environment and energy saving problem is increased worldly. So many countries are developing the wind power system as clean energy system. In our country, Cheju local government has the plan of the Cheju Island wind farm and 600kW class 2 wind turbines, 660kW class 2 turbines, 225kW class 1 turbine and 750kW class 2 turbines has been operated at Hangwon. In this paper the field operation data of the wind turbines was analyzed and was compared with the characteristics & performance of each turbines. As the results, we would find the possibility of wind turbine in domestic and suggest the direction of developing technology.
The scale of wind turbines has continuously increased over the last decade. Especially, the rapid growth of the rotor diameter has brought about the increase of the tower height and the load on the rotor blade, as can be seen in the case of a 5MW class wind turbine with 126m rotor diameter. This trend means the increasing possibility of system failure. In addition to that, it is impossible for human operators to stay and manage all the turbines in the case of a large-scale wind farm. For these reasons, the operation and maintenance technology is getting more importance. In this paper, we present an unmanned remote monitoring system for MW class wind turbines and its application to YeungHeung wind test bed.
This paper introduces the design concepts and characteristics of WinDS3000$^{TM}$(TC IIa) which is a trade name of Doosan's 3MW offshore/onshore wind turbine. WinDS3000$^{TM}$(TC IIa) has been designed in consideration of high Reliability, Availability, Maintainability and Serviceability (RAMS) and low cost of electricity (CDE) for the TC IIa condition based on GL guideline. An integrated drive-train design with an innovative three-stage gearbox has been introduced to minimize nacelle weight of the wind turbine and to enhance a high reliability for transmission. A permanent magnet generator with full converter system has been introduced to get higher efficiency in partial load operation and grid-friendly system for both 50 Hz and 60 Hz. A pitch-regulated variable speed control system has been introduced to control wind turbine power while generator reaction torque can be adjusted almost instantaneously by the associated power electronics. The wind turbine has been also equipped with condition monitoring and diagnostic systems in order to meet maintainability requirements.
In this study, computational multi-body dynamic analyses for the drivetrain system of a 5 MW class offshore wind turbine have been conducted using efficient equivalent modeling technique based on the design guideline of GL 2010. The present drivetrain system is originally modeled and its related system data is adopted from the NREL 5 MW wind turbine model. Efficient computational method for the drivetrain system dynamics is proposed based on an international guideline for the certification of wind turbine. Structural dynamic behaviors of drivetrain system with blade, hub, shaft, gearbox, supports, brake disk, coupling, and electric generator have been analyzed and the results for natural frequency and equivalent torsional stiffness of the drivetrain system are presented in detail. It is finally shown that the present multi-body dynamic analysis method gives good agreement with the previous results of the 5 MW class wind turbine system.
The power performance monitoring system for a small class of wind turbine is established. The wind turbine power performance characteristics are determined by measured power curve and the estimated annual energy production (AEP). The measured power curve is determined by collecting simultaneous measurements of wind speed and power output at the test site under varying wind conditions. In order to determine the power performance characteristics of the wind turbine accurately, the data are of sufficient quantity and quality shall be corrected according to defined criteria. In this study, the 6kW wind turbine made by Germany Inventus GmbH is examined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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