한국항공우주학회지 (Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences)

  • 제40권7호
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  • Pages.564-573
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  • 2012
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  • 1225-1348(pISSN)
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  • 2287-6871(eISSN)
한국항공우주학회 (The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences)
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피로수명을 고려한 1 MW급 수평축 풍력터빈 복합재 블레이드 설계에 관한 연구

A Study on Composite Blades of 1 MW Class HAWT Considering Fatigue Life

  • 김민웅 (조선대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 공창덕 (조선대학교 항공우주공학과) ;
  • 박현범 (호원대학교 국방기술학부)
  • 투고 : 2012.03.28
  • 심사 : 2012.06.26
  • 발행 : 2012.07.01
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초록

새롭게 제안된 공력 설계 절차와 In-house 프로그램을 이용하여 1 MW급 수평축풍력 터빈 블레이드의 형상을 결정하였고, 기존에 개발된 블레이드의 실험 결과와 본 연구에서 제안한 블레이드와의 비교를 통하여 공력 설계에 대한 타당성을 제시하였다. 블레이드의 구조 설계는 Netting Rule과 Rule of Mixture를 적용하여 설계를 진행하였다. 설계된 블레이드의 구조적 안전성은 상업적 유한요소프로그램인 MSC.NASTRAN을 사용하여 다양한 하중에 따라 선형 정적해석, 변형해석, 좌굴해석, 진동모드해석 등을 수행하였다. 최종적으로 Spera가 제시한 실험식을 적용하여 요구된 피로수명에 대해 타당성을 확인하였다.

In this work, 1 MW class horizontal axis wind turbine blade configuration is properly sized and analyzed using the newly proposed aerodynamic design procedure and the in-house code developed by authors, and its design results are verified through comparison with experimental results of previously developed wind turbine blade. The structural design of the wind turbine blade is carried out using a composite materials and the netting and rule of mixture deign methods. The structural safety of the designed blade structure is investigated through the various load cases, stress, deformation, buckling and vibration analyses using the commercial FEM code, MSC.NASTRAN. Finally the required fatigue life is investigated using the modified Spera's experimental equation.

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