This study investigates the effects of blade configuration and solidity of Darrieus wind turbine on the starting torque characteristics. Generally, the configuration of Darrieus wind turbine is divided into Troposkien, parabola, Catenary, Sandia, modified-parabola and straight types. A numerical analysis has been carried out using Multiple Stream Tube (MST) method to investigate the effect of blade configuration and solidity of Darrieus wind turbine on the starting torque under the initial low range of rotational speed. The simulation results show that the starting torque of Darrieus wind turbine varies considerably depending on the blade configuration. The initial starting torque was larger with Troposkien, Parabola, Catenary, and Sandia configurations than with modified parabola or straight types. The increase in solidity with increasing number of blades raised the starting torque and improved the dynamic stability during the initial operational speed of Darrieus wind turbine. Additionally, these torque results represent basic data for fluid-structure interaction (FSI) simulation of the steady-dynamic operation of the turbine.
Kim, Jeong-Gi;Park, Sun-Ho;Bang, Jo-Hyug;Jung, Jong-Hun;Kim, Sang-Dug;Ryu, Ji-Yune
Journal of Wind Energy
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v.5
no.1
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pp.43-49
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2014
Primarily, tower loads of a wind turbine arise from aerodynamic effect and a top head mass. But sometime asymmetric loads of rotor also affect on the tower loads. Especially ice formation on two blades out of three causes the asymmetric loads, because the ice formation on blades lead to large rotating mass imbalance. This rotating mass imbalance of rotor affects tower fatigue loads. So design load cases of ice formation on blade should be considered in the fatigue design loads of the tower according to GL guideline 2010. This paper describes the change of tower fatigue loads following increase of tower height in the condition of ice formation. Finally, the optimal operation strategy is examined in order to reduce tower fatigue design loads.
For the development of wind turbine, generally simulator is used. Simulator include wind turbine components. e.g blades, pitch and pitching method, rotor, yaw system, tower, drive train and so on. Few the more, it include a external circumstance. e.g wind speed, wind direction, air density. these basic parameters be used for the control of wind turbine by wind turbine controller in wind turbine simulator. The wind turbine controller can be designed in the wind turbine simulator. But a developer must make the real control system that will be made using PLC or PC or other processor. The developer must verify the function of control system. that is control algorithm , I/O function, communication, sequence and so on. This verification is possible if we substitute the real wind turbine control system for wind turbine controller in the simulator.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.35
no.10
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pp.884-890
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2007
The procedure for the aerodynamic design of the rotor blades for 10 kW-level HAWT (horizontal axis wind turbine) has been investigated to be practiced systematically. The approximately optimal shape was designed using an inverse method based on the momentum theory and the blade element method. The configuration was tested in the wind tunnel of the Korea Air Force Academy, and the data was compared with those obtained from the real system manufactured from the present design. From this research, the authors established the systematic technolo for wind turbine blades, and set up the technical procedure which can be extended for the future design of middle and large sized wind turbines.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.3
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pp.210-216
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2013
Rotor blades experience mechanical loads caused by the turbulent wind shear and an impulse-like wind due to the tower shadow effect. These mechanical loads shorten the life of wind turbine. As the size of wind turbine gets bigger, a control system design for mitigating mechanical loads becomes more important. In this paper, individual pitch control(IPC) for the mechanical loads reduction of rotor blades in a transition wind speed region is introduced, and simulation results verifying IPC performance are discussed.
In order to identify positive or negative effect of seawall on wind turbine, a wind tunnel experiment has been conducted with a 1/100 scaled-down model of Goonsan wind farm which is located in West coast along seawall. Wind speedup due to the slope of seawall contributed to about 3% increment of area-averaged wind speed on rotor-plane of a wind turbine which is anticipated to augment wind power generation. From the turbulence measurement and flow visualization, it was confirmed that there would be no negative effect due to flow separation because its influence is confined below wind turbine blades' sweeping height.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.23
no.6
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pp.502-511
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2013
Noise performance of small wind turbines is critical since these are generally installed near the community. In this study, flow noise characteristics of Savonius wind turbines are numerically investigated. Flow field around the turbine are computed by solving unsteady RANS equation using CFD techniques and the radiated noise are predicted by applying acoustic analogy to the computed flow data. Parametric study is then carried out to investigate the effects of operating conditions and geometric design factors of the Savonius wind turbine. Tonal noise components with higher harmonic frequency than the BPF are identified in the predicted noise spectra from a Savonius wind turbine. The end-plates and helical blades are shown to reduce overall noise levels. These results can be used to design low-noise Savonius wind turbines.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.45
no.2
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pp.185-192
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1996
This paper presents a design of vertical axis Darrieus wind turbine combine with Savonius for wind-power generating system to be adapted for variable wind speed. The wind turbine consists of two troposkien- and four Savonius-blades. Darrieus turbine is designed with diameter 9.4[m], chord length 380[mm], tip speed ratio 5. Savonius turbine is designed with diameter 1.8[m], height 2[m], tip speed ratio 0.95. The design of turbine is laid for the main data of rated wind speed 10[m/s], turbine speed 101.4[rpm]. The generating power is estimated to maximum power 20[kW], and this is converted to commercial power line by means of three phase synchronous generator-inverter system. Generating system is designed for operation on VSVF(variable speed variable frequency) condition and constant voltage system.
Wind turbine industry is booming and spending a lot on research for improving the performance of its present machines and increasing their capacity. Wind turbine requires service life of about 20 years and each components of wind turbine requires high durability, because installation and maintenance costs are more expensive than generated electricity by wind-turbine. So the design of wind turbine must be verified in various condition before production step. For this work, high reliability model for analysis is required. Drivetrain model is modeled by multibody dynamic modeling method. The model constituted with rotor blades, hub, main shaft, gear box, high speed shaft and generator. Natural frequency and torsional stiffness of drivetrain are calculated and analyzed.
Kim, Tae-Woo;Park, Sang-Gyoo;Kim, Jin-Bum;Kweon, Ki-Yeoung;Oh, Si-Deok
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2009.06a
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pp.512-515
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2009
This research describes on airfoil shape design, crucial to core technique and algorithm optimization for the wind turbine blade development. We grasped the parameter to define the airfoil shape in the wind turbine blade and aircraft, and the important performance characteristic of the airfoil. The airfoil shape function is selected by studying which is suitable for wind turbine blade airfoil development. The selected method is verified by to compare the generated airfoil shape with base airfoil. The new airfoils were created by the selecting shape function based on the well-known airfoil for wind turbine blades. In addition, we performed aerodynamic analysis about the generated airfoils by XFOIL and estimated the point of difference in the airfoil shape parameter using the aerodynamic performance results which is compared with basic airfoil. This result data applies to the fundamental research for a wind turbine blade optimization design and accomplished the aerodynamic analysis manual.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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