• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2007.06a
• /
• pp.432-436
• /
• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• New & Renewable Energy
• /
• v.3 no.3
• /
• pp.63-71
• /
• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건 설계점은 형상설계를 위한 입력 값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연간에너지생산량을 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2013.04a
• /
• pp.382-386
• /
• 2013

본 연구에서는 Main Rotor Blade Tip 형상 변화에 따른 후류해석을 통해 와류 생성 및 주변 유동을 분석하여 블레이드 팁 형상의 변화가 와류 간섭을 감소시키는지의 여부를 확인하였다. EDISON CFD를 이용하여 블레이드 Blade Tip 형상에 따라 유동이 어떻게 나타나며, Blade 후류의 압력과 점성의 변화를 분석하여 와류의 양상을 해석하였다. 비교 Blade 형상은 2세대 긴 직사각형 모형, KUH 수리온의 Blade, 유로콥터사의 'Blue Edge'로 비교적 최근에 개발된 대표적인 Blade Tip 형상 3개로 정하였다. 결과를 토대로 블레이드 뒷전의 와류흐름 양상을 확인하여 블레이드 와류 간섭현상의 감소를 확인하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
• /
• 2012.05b
• /
• pp.685-689
• /
• 2012

본 연구는 PC용 냉각팬의 효율적인 설계를 위하여 냉각팬의 형상 변경 및 블레이드의 수 변화를 통해서 PC 부품 발열체의 온도변화를 수치해석적으로 수행하였다. 기존의 냉각팬 형상을 기준으로 블레이드의 수를 변화시키고 실제 형상을 변경한 냉각팬을 동일한 설계 입력조건를 적용하여 비교 분석하여 냉각성능을 파악하였다. 두 Case를 비교한 결과 기존 형상은 블레이드의 수가 증가 할수록 냉각효과가 커졌고, 형상을 변경한 냉각팬의 경우 Blade 6에서 가장 큰 냉각 효과를 보였다. 그리고 Blade 6과 8을 비교해 봤을 때 두 블레이드 사이에서 온도차이는 미소한차이로 냉각효과를 비교하기 어려웠다. 두 Case에서 제작과정과 비용을 비교해 보았을 때 Case 2의 Blade 6 경우가 더 우수한 것으로 보아 형상을 변경한 블레이드에서 최적설계를 얻을 수가 있었다.

• Aerospace Engineering and Technology
• /
• v.10 no.1
• /
• pp.30-38
• /
• 2011

Structural effects of several geometric parameters such as shroud thickness, edge roundness and fillet radius of turbopump turbine blade were investigated throughout transient finite element analyses. Usually shroud is inserted to increase aerodynamic efficiency, but blocks deformation of blades. Therefore it can increase stress level in a structural point of view. Likewise, edge roundness and fillet between blades are also parameters where aerodynamics and structural mechanics should compromise. In this study, overall stress levels according to the geometric parameters were thoroughly investigated and the results could be utilized to determine optimal geometries.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.60.1-60.1
• /
• 2011

본 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 다분야 통합 최적 설계를 위하여, 진동하는 비정상 공력하중에 의한 작동 수명을 고려한 최적화 과정을 수행하였다. 최적화 대상으로는 NREL의 1.5MW 급 풍력터빈을 baseline 으로 하였고, NREL의 FAST 프로그램을 이용하여 발전기의 정격 출력 및 블레이드에 작용하는 비정상 공력 하중 특성을 분석하였다. 최적화 수행 시 블레이드 형상의 효율적인 구현을 위해 형상모델링 함수를 이용하여 코드 길이와 트위스트 분포를 모델링하였다. 그리고 상용 MDO Framework 인 Piano를 이용하여 블레이드 루트부의 비정상 공력하중 조건을 완화시키는 최적화 설계를 수행하였다. 정격출력을 유지하면서도 Out of Plain 방향의 하중 조건을 개선하여 보다 긴 작동 수명을 기대할 수 있는 블레이드 형상을 설계하였다.

• Aerospace Engineering and Technology
• /
• v.2 no.1
• /
• pp.35-43
• /
• 2003

In this study, a rotor planform shape with high performance and low noise has been designed and its aerodynamic and aeroacoustic characteristics are analysed. First of all, rotor blade planform with low noise characteristics, has been designed based on the paddle-shape blade by applying vane-tip concept. Finally, noise characteristics of the designed next-generation rotor blade have been investigated and the results are compared with those of BERP blade.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.12 no.4
• /
• pp.48-55
• /
• 2008

In this paper, numerical analysis of the surface gas temperature on turbine blades has been performed to investigate the temperature profiles characteristics of a partial admission supersonic turbine driven by high temperature and pressure gas of pyro-starter with two different types of turbine blade edge shape. In order to examine the surface gas temperature on turbine blades at initial starting, computations tlave been carried out at several turbine rotational speeds in the range of $0{\sim}10,000$ rpm for each type of turbine edge shape. "Sharp" edge and "Round" edge types were taken as the turbine edge shape factor. As turbine rotational speed increased, the average temperature of turbine blades was further decreased. It was also found that the surface temperature of turbine blades with a sharp edge was lower than round-type edge turbine blades.

• Journal of Aerospace System Engineering
• /
• v.11 no.4
• /
• pp.36-43
• /
• 2017

Blade design optimization of QTP-UAV prop-rotor was conducted using ModelCenter(R). Performance efficiency of the blade in hover and forward flight were adopted as the multi-objective function. Required power and pitch link force applied to constraint in each flight mode and limited lower than the value of the baseline blade. Design variables of root chord length of the blade, taper ratio, twist slope, twist angle at 0.5R of the blade, anhedral angle, parabolic coefficient of a tip shape and location of airfoil were used to generate the blade planform. CAMRAD-II, the comprehensive analysis program of rotorcraft, was used for performance analysis of prop-rotor blade in design process. Performance of the optimized blade improved 1.6% of figure of merit in hover and 13.6% of propulsive efficiency in forward flight. Pitch link force also reduced approximately 30% less than that of the baseline blade.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.49-52
• /
• 2008

The numerical analysis for gas temperature of turbine blade surface has been performed to investigate development of temperature with various blade edge shape. Two different types of the turbine which one is "Sharp" edge and the other is "Round" edge was modeled. Computations have been carried out several turbine rotational speeds in the range from 0 to 10,000 rpm for the each types of turbine edge shape. As a result, the more rotational speed of turbine increased, the more turbine blade's temperature decreased. It is also found that the surface temperature of turbine blades for sharp type edge were lower than the round type edge.