• Title/Summary/Keyword: 풍력 블레이드

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Atmospheric Icing Effects on the Aerodynamic Characteristics and Performance of Wind Turbine Blade (풍력 블레이드의 결빙에 의한 공력특성 및 성능 변화)

  • Park, Ji-Ho;Myong, Rho-Shin
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.42 no.2
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    • pp.134-143
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    • 2014
  • A significant degradation in the aerodynamic performance of wind turbine system can occur by ice accretion on the surface of blades operated in cold climate. The ice accretion can result in performance loss, overloading due to delayed stall, excessive vibration associated with mass imbalance, ice shedding, instrumental measurement errors, and, in worst case, wind turbine system shutdown. In this study, the effects of ice accretions on the aerodynamic characteristics of wind turbine blade sections are investigated on the basis of modern CFD method. In addition, the computational results are used to predict the performance of three-dimensional wind turbine blade system through the blade element momentum method. It is shown that the thickness of ice accretion increases from the root to the tip and the effects of icing conditions such as relative wind velocity play significant role in the shape of ice accretion.

Bend-Twist Coupling Behavior of 10 MW Composite Wind Blade (10 MW급 복합재 풍력 블레이드의 굽힘-비틀림 커플링 거동 연구)

  • Kim, Soo-Hyun;Shin, Hyungki;Bang, Hyung-Joon
    • Composites Research
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    • v.29 no.6
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    • pp.369-374
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    • 2016
  • In this study, a structural optimal design of 10 MW composite blade was performed using bend-twist coupled(BTC) design concept. Bend-twist coupling of blade means the coupling behavior between the bending and torsional deflections due to the composite lamina with fiber angle biased from the blade longitudinal axis. This can potentially improve the overall performance of composite blade and reduce the dynamic loading. Parametric studies on layup angle, thickness and area of off-axis carbon UD were conducted to find the optimum coupling effect with weight reduction. Comparing the results of fatigue load analysis between conventional model and BTC applied model, the damage equivalent load(DEL) of blade root area were decreased about 3% in BTC model. To verify the BTC effect experimentally, a 1:29 scaled model was fabricated and the torsion at the tip under deflection behavior of blade stiffener model was measured by static load test.

Airfoil wInd tunnel test for performance validation (풍력블레이드용 에어포일 성능 검증을 위한 풍동 시험)

  • Shin, Hyung-Ki;Kim, Seok-Woo
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2007.11a
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    • pp.396-399
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    • 2007
  • 풍력 블레이드용으로 설계된 에어포일에 대하여 풍동 시험을 수행하였다. 설계된 에어포일의 레이놀즈수 범위에 맞추고자 코드 길이 40cm의 모델에 대하여 유속 17m/s, 35m/s, 50m/s에 대하여 에어포일 표면에서의 압력과 에어포일 뒤쪽 레이크에서의 압력을 측정하였다. 이를 통하여 설계에 사용된 기법의 타당성과 설계된 에어포일에 대하여 설계 변수에 대한 실질적 만족도에 대하여 평가하였다. 이와 더불어 표면 거칠기에 대한 모사를 위하여 트립도트를 부착하여 시험을 수행하였다. 이를 통하여 레이놀즈수와 표면 거칠기에 따른 에어포일의 성능 및 유동 변화 특성에 대하여 파악 할 수 있었다.

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Reliability Based & Robust Design Optimization of Airfoils for the Wind Turbine Blade Considering Operating Uncertainty (운용조건의 불확실성을 고려한 풍력터빈 블레이드용 익형의 신뢰성 기반 강건 최적 설계)

  • Jung, Ji-Hun;Park, Kyung-Hyun;Jun, Sang-Ook;Kang, Hyung-Min;Lee, Dong-Ho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2009.11a
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    • pp.427-430
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    • 2009
  • 풍력 터빈 블레이드용 익형의 경우 운용 조건에서 높은 양항비를 가지도록 설계되나 풍속, 풍향의 변동에 의해 운용조건에 변화가 발생할 경우 성능의 저하가 발생할 수 있다. 따라서 운용조건의 변동이 발생하더라도 공력 성능이 크게 변하지 않는 익형이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 운용조건의 불확실성을 고려하여 풍력 터빈 블레이드용 익형의 신뢰성 기반 강건 최적 설계를 수행하였다. 익형 설계를 위해서 여러 익형 형상 변수들을 고려할 수 있는 익형 모델링 함수를 정의하였고 기저형상으로는 NREL에서 개발한 S809 익형을 사용하였다.

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Feasibility of Bladder Compression Molded Prepreg as Small Wind Turbine Blade Material (소형 풍력 터빈 블레이드 재료로서 블래더 가압 방식 몰드 성형 프리프레그의 타당성)

  • Yi, Bo-Gun;Seo, Seong-Won;Song, Myung-Ho
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.33 no.2
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    • pp.95-101
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    • 2020
  • The wind turbine blades should be designed to possess a high stiffness and should be fabricated with a light and high strength material because they serve under extreme combination of lift and drag forces, converting kinetic energy of wind into shaft work. The goal of this study is to understand the basic knowledge required to curtail the process time consumed during the construction of small wind turbine blades using carbon fiber reinforced polymer (CFRP) prepeg composites. The configuration of turbine rotor was determined using the QBlade freeware program. The fluid dynamics module simulated the loads exerted by the wind of a specific speed, and the stress analysis module predicted the distributions of equivalent von Mises stress for representing the blade structures. It was suggested to modify the shape of test specimen from ASTM D638 to decrease the variance in measured tensile strengths. Then, a series of experiments were performed to confirm that the bladder compression molded CFRP prepreg can provide sufficient strength to small wind turbine blades and decrease the cure time simultaneously.

Simulator Development and Performance Analysis of Wind Power System Interconnected with Induction Generator (농형유도발전기로 연계된 풍력발전시스템의 시뮬레이터 개발)

  • Lee, Dong-Geun;Lee, Doo-Young;Han, Byung-Moon;Ko, Jong-Sun;Choi, Nam-Sub
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2007.04c
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    • pp.173-176
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    • 2007
  • 본 논문에서는 풍속이 가변하는 상황에서 풍력 발전 시스템의 동작을 모의 할 수 있는 풍력 터빈 시뮬레이터를 설계 구현하였다. 실제 풍속과 회전 속도를 실시간으로 입력받으며, 토크 계산에 필요한 블레이드의 효율을 주속비에 관한 함수로 처리하여 사용함으로써 복잡한 조작 없이 가변 풍속조건에서 블레이드에 의한 토크입력을 모의할 수 있게 하였다. 또한 풍력터빈 시뮬레이터를 이용하여 농형 유도발전기식 풍력발전시스템을 구성하여 계통에 연계하였을 경우 발생되는 무효전력을 보상하기 위해 펄스 다중화 보조브리지회로를 이용한 새로운 구조의 36-펄스 전압원 컨버터방식의 실시간 무효전력보상기(STATCOM)를 적용하였다. 그리고 동작특성을 분석하고 제어시스템의 성능해석을 위하여 시뮬레이션 프로그램인 EMTDC/PSCAD를 이용한 시뮬레이션을 실시하였으며, 축소모형 하드웨어 실험을 통해 실험을 통한 분석을 실시하였다.

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Horizontal-Axis Wind Turbine System Modeling using Multi-body Dynamics (다몸체 역학을 이용한 수평축 풍력발전 시스템 모델링)

  • 민병문;노태수;송승호;최석우
    • The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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    • v.9 no.1
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    • pp.1-9
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    • 2004
  • In this paper, an efficient modeling method of Horizontal-Axis Wind Turbine(HAWT) system is proposed. This method Is based on representing a HAWT system as a multi-body system with several rigid bodies i.e. rotor blade, low/high speed shaft, gear system, md generator. Also, simulation software WINSIM is developed to evaluate performance of wind turbine system. Simulation results show that the proposed modeling method and simulation software are efficient and reliable.

KARI LSWT Wind Tunnel Test for Wind Turbine (NREL Phase VI 12% Model) (KARI LSWT 표준풍력터빈 풍동시험 : NREL Phase VI 12% 모델)

  • Cho, Tae-Hwan;Kim, Yang-Won;Chang, Byeong-Hee
    • New & Renewable Energy
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    • v.2 no.4 s.8
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    • pp.12-18
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    • 2006
  • 풍력터빈 풍동시험의 경우 모델 축소에 의한 레이놀즈 수 감소가 풍력터빈 성능에 미치는 영향이 적절히 고려되어야 한다. 본 연구를 통해 수치해석과 축소모델 풍동시험을 통해 모델 축소효과를 파악하여 이를 적절히 보상하는 기법을 개발하고자 한다. 이를 위해 풍력터빈 형상 및 실물모델 시험데이터가 공개되어 있는 NREL Phase VI 모델을 표준모델로 선정하여 수치해석 및 풍동시험을 수행하였다. 풍동시험은 KARI LSWT에서 2006. 10에 수행되었으며, 블레이드 끝단 속도를 실물 모델과 일치시켰으며 시험부 유속은 0$\sim$25m/s, 블레이드 설치각은 3도 조건을 기준조건으로 사용하였다. 축소모델 시험결과 최대토크는 약 10% 정도 감소현상을 보이고 있다.

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Analysis of Wind-Turbine Blade Behavior Under Static Dual-Axis Loads (풍력 블레이드에서 정적 이축하중 부하에 따른 거동 분석)

  • Son, Byung-Jik;Huh, Yong-Hak;Kim, Dong-Jin;Kim, Jong-Il
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.36 no.3
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    • pp.297-304
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    • 2012
  • For the assessment of the performance of a wind-turbine blade, a simulated loading test may be required. In this study, the blade behavior was investigated through numerical analysis using a dual-axis loading test, closely simulating the real operation conditions. The blade structure for the 100-kW-class wind-turbine system was modeled using the finite element (FE) program ANSYS. The failure criteria and buckling analysis under dual-axis loading were examined. The failure analysis, including fiber failure and inter-fiber failure, was performed with Puck's failure criterion. As the dual-axis load ratio increases, the relatively increased stress occurs at the trailing edge and skin surface 3300-3600 mm away from the root. Furthermore, it is revealed that increasing the dual-axis load ratio makes the location that is weakest against buckling move toward the root part. Thus, it is seen that the dual-axis load test may be an essential requirement for the verification of blade performance.

Study on a 500W Class Wind Turbine using a High Efficiency Composite Blades (고효율 복합재 블레이드를 사용한 500W급 풍력터빈에 관한 연구)

  • Kong, Chang-Duk;Choi, Su-Hyun;Park, Hyun-Bum
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.37 no.2
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    • pp.201-208
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    • 2009
  • Recently, the wind energy has been widely used as a renewable energy resource due to lack and environmental issues of the mostly used fossil fuel. This work is to develop a 500W class small wind turbine blade which will be applicable to relatively low speed region like Korea and for the domestic use. For this blade a high efficiency wind turbine blade was designed with the proposing aerodynamic design procedure, and a light and low cost composite structure blade was designed considering fatigue life. Structural analyses including load case study, stress, deformation, buckling and vibration analysis were performed using the Finite Element Method. The fatigue life was estimated using the load spectrum analysis and the Miner rule. In order to evaluate the designed blade, the structural and aerodynamic performance tests were carried out, and the test results were compared with the analysis results.