In this work, a manufacturing and structural test of 1kW class horizontal axis wind turbine blade using natural-fiber composite was performed. The aerodynamic design of blade was performed after investigation on design requirement. The structural design load was investigated after aerodynamic design of blade. And also, structural design of blade was carried out. The structural design of blade was carried out using the simplified methods such as the netting rule and the rule of mixture applied to composite. The structural safety of the designed blade structure is investigated through the various load cases, stress, deformation and buckling analyses using the FEM method. Finally, the blade manufacturing and structural test using natural composite was carried out.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.9
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pp.1087-1094
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2012
This study deals with structural analysis and testing under loading conditions calculated by computational fluid dynamics for a small composite blade that is utilized in a dual rotor wind turbine system. First, the aerodynamic forces were analyzed at the rated and cutout wind speed to identify the bending moment distribution along the blade length in previous research. Then, full-scale structural tests were conducted according to IEC 61400-2 to evaluate the structural integrity of the composite blade. These results were compared with finite element analysis to identify the accuracy of the structural analysis. Based on these results, it was revealed that the existing blade has a very high safety margin. Then, the layup of the composite blade was redesigned and analyzed using finite element analysis to achieve structural integrity and economic efficiency.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.4
no.1
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pp.93-101
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2000
In a gas-turbine engine, fan blades in flow path are confronted with many kinds of loading. The study of the excited force by the wake of struts has proposed and the possibility of fatigue failure about rotating fan blades by the excited force at the steady state is evaluated. Equations of the excited force of wakes has been derived at the steady state and the maximum pressure distributions measured at the transient state are proposed. Dynamic characteristics and the fatigue strength of fan blades by experimental test were obtained. To evaluate HCF(High Cycle Fatigue) damage of fan blades, FEM analysis was performed with a steady state harmonic response, which was followed by high cycle fatigue damage factor from goodman diagram.
Kim, Hong-Kwan;Kim, Tae-Seong;Lee, Jang-Ho;Moon, Byung-Young;Kang, Ki-Weon
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.11
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pp.1407-1413
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2011
In this paper, the structural design for composite blade was performed and full scale structural test was conducted to verify the structural design and integrity of composite blade. Firstly, FE analysis was performed using commercial software ABAQUS under conditions of rated wind speed and Case H in IEC 61400-2. Lay-up sequence and ply thickness were designed based on FE results. And to verify the structural design, full scale structural test was conducted according to IEC 61400-2 under identical loading conditions of FE analysis. Finally, the force-deflection and local strain behavior of composite blade were evaluated.
This study conducted aeromechanics modeling and structural load analyses of Tilt Rotor Aeroacoustic Model (TRAM), a 25% scaled V-22 tiltrotor model used in wind tunnel tests. A rotorcraft comprehensive analysis code, CAMRAD II, was used. Analysis results of this study in low-speed forward flights were compared with DNW test and previous analysis results. Blade flap bending moments were in good agreement with measured data. Mean values and oscillatory loads for lead-lag bending and torsion moments were slightly different from measured data. However, when mean values were removed, results of structural loads for one rotor revolution were moderately compared with wind tunnel tests and previous analyses. Total forces and half peak-to-peak forces of the pitch link reasonably well matched with previous analysis results and measured data. Finally, harmonic magnitudes of blade structural loads were investigated.
This work dealt with the design and manufacturing of composite blades of a vertical axis wind turbine system. In this work, aerodynamic and structural designs of sandwich composite blades for a vertical axis wind turbine system were performed. First, the aerodynamic and structural design requirements of the composite blades were investigated. After the structural design was complete, a structural analysis of the wind turbine blades was performed using the finite element analysis method. It was performed with the stress and displacement analysis at the applied load condition. A design modification for the structurally weak part was proposed as a result of the structural analysis. Through another structural analysis, it was confirmed that the final designed blade structure is safe.
This study deals with simplified load calculation and structural testing for scale down model of small wind turbine blade. First, the blade was designed and produced scale down to 0.2 ratio of initial blade. And moments were acquired by simplified load calculation equations according to IEC 61400-2 standard. Also, structural test using weight was conducted to obtain the maximum moment. Therefore maximum moments were compared at calculation and test.
Park, Gwanglim;Kong, Changduk;Lee, Haseung;Park, Hyunbum
Composites Research
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v.28
no.3
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pp.104-111
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2015
In this work, a structural design on 500W class horizontal axis wind turbine blade using natural-fibre composite is performed. The structural design result of flax composite blade is compared with the result of glass composite blade. The structural design of the wind turbine blade is carried out using the simplified methods such as the netting rule and the rule of mixture. The structural safety of the designed blade structure is investigated through the various load cases, stress, deformation and buckling analyses using the commercial FEM. The structural test of the manufactured prototype blade was performed to confirm the structural analysis results including strains, natural frequencies and deformations. According to the comparison results, it was confirmed that the analysis results are well agreed with the experimental results.
Kim, Hong-Kwan;Lee, Jang-Ho;Jang, Se-Myong;Kang, Ki-Weon
The KSFM Journal of Fluid Machinery
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v.13
no.4
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pp.51-57
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2010
This paper describes the structural design and testing for 1.5kW class wind turbine composite blade. In order to calculate the equivalent material properties rule-of-mixture is applied. Lay-up sequence, ply thickness and ply angle are designed to satisfy the requirements for structural integrity. Structural analysis by using commercial software ABAQUS is performed to assess the static, buckling and vibration response. And to verify the structural analysis and design, the full scale structural test in flapwise direction was performed under single point loading according to loading conditions calculated by the aerodynamic analysis and Case H (Parked wind loading) in IEC 61400-2.
Kong, Chang-Duk;Lee, Kyung-Sun;Park, Hyun-Bum;Choi, Won
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.16
no.3
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pp.57-68
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2012
In this study, designs of the high efficiency composite propeller blade for a high speed turboprop aircraft, which will be used for a next generation regional commercial aircraft in Korea, are performed. Both the vortex theory and the blade element theory are used for preliminary aerodynamic design and performance analysis of the propeller. Then the aerodynamic design result is confirmed through performance analysis using a commercial CFD code, ANSYS. The carbon/epoxy composite materials is used, and the skin-spar-foam sandwich type structure is adopted for improvement of lightness and structural stability. Finally, it is investigated that the proposed propeller blade has high efficiency and structural safety through both aerodynamic and structural analysis and experimental test of a prototype propeller blade.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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