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Shape design and flow analysis on a 200W-class gyromill type vertical axis wind turbine rotor blade

200 W급 자이로밀형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드 형상설계 및 유동해석

  • Received : 2013.01.02
  • Accepted : 2013.03.14
  • Published : 2013.03.31

Abstract

This study is focused on the shape design and flow analysis on a 200 W-class Gyromill type vertical axis wind turbine rotor blade. Single tube theory is adopted for the shape design of the turbine blade. 2-dimensional CFD analysis is conducted to examine the turbine performance with basic shape, and then 3-dimensional shape is determined from the examination of the performance. By the CFD analysis on the 3-dimensional shape of the wind turbine, performance of the turbine is examined and also, shape of the wind turbine rotor blade is determined accordingly. From the results of this study, a 200 W-class Gyromill type vertical axis wind turbine rotor blade is designed and the reliability of the design method is confirmed by CFD analysis.

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.

Keywords

References

  1. S. Eriksson, H. Bernhoff and M. Leijon, "Evaluation of different turbine concepts for wind power," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 12, no. 5, pp. 1419-1434, 2008. https://doi.org/10.1016/j.rser.2006.05.017
  2. M. Islam, D. S. K. Ting and A. Fartaj, "Aerodynamic models for Darrieus-type straight-bladed vertical axis wind turbines," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 12, no. 4, pp. 1087-1109, 2008. https://doi.org/10.1016/j.rser.2006.10.023
  3. G. J. W. V. Bussel, S. Mertens, H. Polinder and H. F. A. Sidler, "TURBY(R) : concept and realisation of a small VAWT for the built environment," Proceedings of The European Academy of Wind Energy / The European Wind Energy Association Special Topic conference - The Science of making Torque from Wind, pp. 509-516, 2004.
  4. M. Wahl, Designing an H-rotor type Wind Turbine for Operation on Amundsen-Scott South Pole Station, M.S. Thesis, Department of Engineering Sciences, Uppsala University, Sweden, 2007
  5. Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning, Green Energy Strategic Roadmap [Windpower], Seoul, Korea, 2009 (in Korean).
  6. K. Seki and I. Ushiyama, Vertical Axis Wind Turbine, Tokyo, Japan : Power Company Limited, 2008 (in Japanese).
  7. R. J. Templin, Aerodynamic Performance Theory for the NRC Vertical-Axis Wind Turbine, Report LTR-LA-160, National Research Council of Canada, Canada, 1974.
  8. ANSYS CFX Documentation, http://www.ansys.com, Accessed December 10, 2011.

Cited by

  1. 탄성 플랩을 갖는 2차원 날개 단면 공력 특성 전산해석 vol.2, pp.1, 2014, https://doi.org/10.3795/ksme-c.2014.2.1.039
  2. 수직축 소형 풍력터빈 성능 향상을 위한 로터 형상 개선에 대한 연구 vol.37, pp.1, 2017, https://doi.org/10.22805/jit.2017.37.1.037
  3. 블레이드 형태에 따른 소형 수직축 풍력발전기의 실험적 연구 vol.18, pp.12, 2013, https://doi.org/10.5762/kais.2017.18.12.88
  4. Design and fabrication of fluid flow characteristic controllable trawl door using a trailing edge flap vol.33, pp.12, 2013, https://doi.org/10.1007/s12206-019-1103-6