• 제목/요약/키워드: wind turbine blades

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진공성형 공법을 이용한 풍력발전기 블레이드의 수리 (Application of the Infusion Method to the Repair of Damage in Wind Turbine Blades)

  • 이광주;장한슬;선석운
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권8호
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    • pp.4756-4762
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    • 2014
  • 운전 중에 손상된 풍력발전기 블레이드는 전통적으로 에폭시 수지를 사용하는 수적층 공법으로 수리가 되어 왔다. 수적층 공법의 접착 강도는 높지 않으며 에폭시 수지는 낮은 온도에서 경화특성이 좋지 않은 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 손상된 블레이드 수리를 위하여 폴리에스터 수지를 사용하는 진공성형 공법을 제안한다. 진공성형 공법은 수지를 균일하게 분포시키는 장점이 있으며, 폴리에스터 수지는 저온에서 에폭시보다 경화가 더 잘되는 특성을 가지고 있다. 상온에서 수리가 이루어 질 때, 제안한 방법을 사용할 경우 전통적인 방법에 비하여 평균 접착강도가 최대 77.7% 상향되었다. 섭씨 15도와 5도에서 제안한 방법을 사용하여 수리가 이루어 질 때, 동일한 온도에서 전통적인 방법으로 수리한 경우보다 평균 접착강도가 향상되었다. 전통적인 방법을 사용하여 수리가 불가능한 저온에서도, 본 논문에서 제안한 방법을 사용할 경우 수리가 가능하게 되었고 상온에서 전통적인 방법으로 수리가 된 경우보다 더 좋은 접착강도를 얻을 수 있게 되었다.

Optimization of a four-bar mechanism cyclic pitch control for a vertical axis wind turbine

  • Montenegro-Montero, Mariana;Richmond-Navarro, Gustavo;Casanova-Treto, Pedro
    • Wind and Structures
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    • 제35권2호
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    • pp.121-130
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    • 2022
  • In this paper, the issue of pitch control in a vertical axis wind turbine was tackled. Programming the Actuator Cylinder model in MATLAB, a theoretical optimum pitch solution was found and then a classic four-bar mechanism was adapted to that theoretical solution to achieve a simple and elegant control of the pitch in the turbine. A simulation using the mechanism worked to find the optimum pitch cycles, where it was found that the mechanism would, in fact, increase the efficiency of the VAWT, by at least 11% and in the best case, over 35%. Another aspect that is studied is the possibility of self-start of the turbine by only changing the pitch on the blades. This analysis, however, proved that a further individual pitch control must be used to surpass the cogging torque. All analyses conducted were done for a specific wind turbine that is 2 m2 in the swept area.

라이다 측정을 이용한 나셀 풍속계 보정식 제안 (Calibration Equation for Nacelle Anemometer Derived by LIDAR Measurements)

  • 김현구;안해준;양승주;박우재;김석우
    • 신재생에너지
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    • 제9권1호
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    • pp.12-16
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    • 2013
  • The nacelle anemometer mounted behind the blade roots of a wind turbine measures distorted wind speed comparable with free-stream wind because of the wake effects caused dependent upon the operation of the wind turbine and the rotation of its blades. The field campaign was carried out to measure free-stream wind speed at a height identical to the height of the nacelle anemometer by deploying a ground-based remote-sensing equipment, LIDAR. It is derived that a third-order polynomial equation for correcting wind speed measured by the nacelle anemometer to undistorted free-stream wind speed incident to a wind turbine. It is anticipated that the derived correction equation enables wind speed measured by the nacelle anemometer to be used as a precise input for a wind turbine performance test and for developing an active control logic.

Multi-MW급 풍력발전용 블레이드 설계에 관한 연구 Part II : 구조 건전성 평가 (Multi-MW Class Wind Turbine Blade Design Part II : Structural Integrity Evaluation)

  • 김범석
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권4호
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    • pp.311-320
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    • 2014
  • 풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로써 풍력발전시스템의 출력성능, 에너지변환효율, 하중 및 동적 안정성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주요부품으로 분류된다. 따라서 최적의 블레이드 설계결과를 얻기 위해서는 시스템 특성이 고려된 공력-구조 통합설계가 중요하며, 국제표준 또는 인증기관의 가이드라인에 따른 설계평가를 통해 구조건전성의 검증이 요구된다. 본 연구에서는 블레이드 설계 인증 시 요구되는 평가항목 및 판정기준에 대한 상세해설과, (사)한국선급의 인증기준에 따른 2 MW 급 블레이드(KR40.1b)에 대한 설계평가 결과를 제시하였다. 유한요소 해석에 의한 극한 강도, 좌굴 안정성, 한계 허용 팁 변형과 누적 손상 법에 의한 피로 강도 해석결과가 검토되었으며, KR40.1b 블레이드는 모든 평가항목에 대한 구조 건전성을 만족하는 것으로 확인되었다.

축소형 풍력터빈 풍동시험-축소효과 보상기법 (Wind Tunnel Test for Scaled Wind Turbine Model (Scale effect correction))

  • 조태환;김양원;박영민;장병희
    • 신재생에너지
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    • 제4권2호
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    • pp.87-93
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    • 2008
  • Wind tunnel test for the 12% scaled model of NREL Phase VI wind turbine was conducted in KARI low speed wind tunnel for $2006{\sim}2007$. The 1st and 2nd test was designed to find out the wind tunnel test method for the blade manufacturing accuracy and surface treatment method by using the composite and aluminum blades. And the 3rd test was designed to study the scale effect. The chord extension method which was used for Bo-105 40% scaled model was adapted for scale effect correction. Test results shows that the chord extension method works well for the torque slope but the maximum torque for scaled model is about 8% below than the real scale model. New correction method to correct this offset was proposed.

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복합재를 이용한 헬리컬 로터와 풍력터빈 나무 설계 및 구조해석 (Design and stress analysis of composite helical rotor and wind power tree)

  • 하민수;한경태;최경호;박영철
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제37권1호
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    • pp.59-65
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    • 2013
  • 본 논문은 헬리컬 풍력터빈을 이용한 풍력터빈 나무의 구조적 안정성을 검토하는데 목적이 있다. 복합재료를 적용하여 헬리컬 로터 블레이드를 설계하였으며, 유한요소 해석을 통하여 안정성을 검토하였다. 또한 4개의 헬리컬 로터를 지지하고 있는 풍력터빈 나무에 대하여 풍압, 로터의 회전 그리고 자중을 고려한 구조해석을 수행하여 설계 타당성을 검토 하였다.

초소형 풍력발전용 블레이드에 대한 구조설계 몇 해석 (Structural Design and Analysis for Small Wind Turbine Blade)

  • 이승표;강기원;장세명;이장호
    • 한국생산제조학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.288-294
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    • 2010
  • In recent years, wind energy has been the world's fastest growing source of energy. This paper describes the structural design and analysis of composite blade for 2 kW-level HAWT (horizontal axis wind turbine). The aerodynamic design and force, which are required to design and analyze a composite blade structurally, are calculated through BEMT(blade element momentum theory) implemented in public code PROPID. To obtain the equivalent material properties of filament wound composite blades, the rule-of-mixture is applied using the basic material properties of fiber and matrix, respectively. Lay-up sequence, ply thickness and ply angle are designed to satisfy the loading conditions. Structural analysis by using commercial software ABAQUS is performed to compute the displacement and strength ratio of filament wound composite blades.

저풍속에 적합한 풍력터빈 블레이드의 설계 및 전기적 특성 (The Design and Electrical characteristics of Wind Turbine Blades for Low Wind Speed)

  • 이종덕
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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    • pp.513-514
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    • 2007
  • 본 연구는 우리나라와 같은 상대적으로 낮은 풍속에 적합한 6[W]급 풍력터빈의 블레이드를 개발하고자 하였다. 풍력발전기의 출력은 풍속 및 블레이드의 회전수에 매우 의존적으로 풍속이 증가함에 따라 전력도 증가하였다. 또한, 피치각에 따라 블레이드의 회전수도 매우 다르며, 낮은 풍속 상태에서는 공기의 힘을 받는 면적이 클수록 출력특성이 줄게 나타났다. 최대출력은 피치각 $10^{\circ}$, 풍속 5.5[m/s]일 때 3.8[W] 의 출력을 보였다.

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고효율 소형 수직형 풍력터빈의 공력성능에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Aerodynamic Performance of High-efficient, Small-scale, Vertical-axis Wind Turbine)

  • 박준용;이명재;이승진;이승배
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제33권8호
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    • pp.580-588
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    • 2009
  • This paper summarizes the experimentally-measured performance of small-scale, vertical-axis wind turbine for the purpose of improving the aerodynamic efficiency and its controllability. The turbine is designed to have a Savonius-Type rotor with an inlet guide-vane and an side guide-vane so that it achieves a higher efficiency than any lift- or drag-based turbines. The main design factors for this high-efficient, vertical wind turbine are the number of blades (Z), and the aspect ratio of Height/Diameter (H/D) among many. The basic model has the diameter of 580mm, the height of 464mm, and the blade number of 10. The maximum power coefficient of 0.50 was experimentally measured for the above-mentioned specifications. The inlet-guide vane ensures the maximum efficiency when the angle of attack to the rotor blade lies between $15^{\circ}$ and $20^{\circ}$. This experimental results for the vertical-axis wind turbine can be applied to the preliminary design of turbine output curve based on the wind characteristics at the proposed site by controlling its aerodynamic performance given as a priori.

풍력발전기 소음의 진폭변조에 대한 예측 및 인지 가능성 고찰 (Perception of amplitude-modulated noise from wind turbines)

  • 이승훈;김호건;김규태;이수갑
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.180.1-180.1
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    • 2010
  • Wind turbine noise is generally lower than that from other environmental noise sources such as road and railway noise. Nevertheless, some residents living more than 1km away from wind turbines have claimed that they suffer sleep disturbance due to wind turbine noise. Several researchers have maintained that residents near a wind farm may perceive large amplitude modulation of wind turbine noise at night, and this amplitude modulation is the main cause of the noise annoyance. However, to date only few studies exist on the prediction of the amplitude modulation of wind turbine noise. Thus, this study predicts amplitude modulated noise generated from a generic 2.5MW wind turbine. Semi-empirical noise models are employed to predict the modulation depth and the overall sound pressure level of the wind turbine noise. The result shows that the amplitude modulation is observed regardless of atmospheric stability, but the modulation depth in a stable atmosphere is 1~3dB higher than that in an unstable atmosphere near the plane of rotation where the blades move downward. Moreover, using the result of the noise prediction, this study estimates the maximum perceptible distance of the wind turbine noise cause by amplitude modulation. The result indicates that the wind turbine noise can be perceived at a distance of up to 1600m in the range of about 30~60 degree from the on axis in a extremely low background noise environment.

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