• 한국항공우주학회지
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• 제35권6호
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• pp.503-508
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• 2007

본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 무베어링 로터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로터 시스템의 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton's Principle)를 이용하여 얻었다. 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 정지 비행시는 모달 접근법을, 전진 비행시는 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 평형 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 본 연구에서 구한 결과를 기존의 적정변형 보이론에 모달 접근법을 이용한 무베어링 로터 시스템의 결과와 비교하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.693-702
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• 2015

본 논문은 NACA 익형의 블레이드를 가지는 다리우스 수직축 풍력발전기(VAWT)의 성능특성에 대한 연구이다. 다양한 설계변수를 이용한 다리우스 VAWT 의 최적 형상을 예측하기 위해서 블레이드 근처에서 나타나는 공력특성 및 박리유동, 유동과 블레이드 간의 상호작용, 이로 인해 유도되는 토크 및 출력특성 등을 분석하였다. 블레이드의 최적 형상 설계 및 주변 유동과의 상호작용 특성을 보기 위하여 다양한 인자들 (즉, 코드길이, 로터직경, 피치각, 블레이드의 두께비 및 비틀림각 등)을 고려하였다. 본 연구에서 연구결과로는 TSR 가 낮은 영역에서는 솔리디티가 큰 로터가 높은 출력계수를 가지는 반면, TSR 이 높은 영역에서는 솔리디티가 작은 로터가 높은 출력계수를 가진다. 블레이드의 익형이 안쪽으로 향하는 피치각은 $-2^{\circ}$와 비틀림각이 $0^{\circ}$ 일 때, 다리우스형 VAWT 가 최대 출력을 발생하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권3호
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• pp.189-196
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• 2018

고고도 무인기용 프로펠러의 추력 및 토크를 측정하기 위한 시험장치를 고안하였으며, 직경 1 m급 2개의 모델에 대해 성능시험을 수행하였다. 기계적인 동력을 측정하기 위해 프로펠러 회전축에 토크센서를 설치하였으며, 작은 추력을 정밀하게 측정하기 위해 프로펠러 및 구동부 전체를 지지하는 가이드레일 시스템을 적용하였다. 반복성시험 분석 및 불확도 분석을 통해 프로펠러 성능시험에 영향을 미치는 인자들을 고찰하였다. 불확도 분석결과는 추력 로드셀의 정밀도와 시험부 풍속을 결정하는 측정인자의 정밀도가 유사한 정도로 프로펠러 성능시험에 영향을 주고 있음을 나타내고 있다. 특정 RPM 조건에서 풍속을 변경시켜가며 프로펠러의 성능을 측정한 후, 5개의 서로 다른 RPM 조건에 대한 측정결과를 프로펠러 성능계수로 나타내었다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제18권2호
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• pp.59-65
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• 2020

Vertical axis wind energy systems including 3 and 4 blades are numerically investigated in a two-dimensional (2D) computational domain. The power coefficient (C_p) is adopted to measure the efficiency of the system and the effect of the rotating velocity on the power coefficient is analyzed for the two different systems. The rotating velocity varies from 30 rad/s to 90 rad/s, which corresponds to the tip speed ratio (T.S.R) of 0.5 to 1.5. The torque exerted on the blades is mainly determined by the aerodynamic force in the x-direction and maximized when the blade is positioned at around θ = 186°. The efficiency of the 4-blade system is higher than that of the 3-blade system within the tip speed ratio range between 0.5 and 0.67, besides where the 3-blade system shows a better performance. For the 3-blade system, the maximum efficiency is reached to 0.082 at the tip speed ratio of 1.083. The maximum efficiency of the 4-blade system is 0.071 at T.S.R. = 0.92. The velocity fields in the x-direction, pressure fields, and the vorticity magnitude are analyzed in detail for the optimal cases of the 3- and 4-blades systems, respectively.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권4호
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• pp.1047-1053
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• 2015

A time-domain simulation tool to predict the dynamic power output of wind turbines in an offshore wind farm was developed in this study. A wind turbine model consisting of first or second order transfer functions of various wind turbine elements was combined with the Ainslie's eddy viscosity wake model to construct the simulation tool. The wind turbine model also includes an aerodynamic model that is a look up table of power and thrust coefficients with respect to the tip speed ratio and pitch angle of the wind turbine obtained by a commercial multi-body dynamics simulation tool. The wake model includes algorithms of superposition of multiple wakes and propagation based on Taylor's frozen turbulence assumption. Torque and pitch control algorithms were implemented in the simulation tool to perform max-Cp and power regulation control of the wind turbines. The simulation tool calculates wind speeds in the two-dimensional domain of the wind farm at the hub height of the wind turbines and yields power outputs from individual wind turbines. The NREL 5MW reference wind turbine was targeted as a wind turbine to obtain parameters for the simulation. To validate the simulation tool, a Danish offshore wind farm with 80 wind turbines was modelled and used to predict the power from the wind farm. A comparison of the prediction with the measured values available in literature showed that the results from the simulation program were fairly close to the measured results in literature except when the wind turbines are congruent with the wind direction.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.479-487
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• 2022

본 논문에서는 한국항공대학교에서 연구, 개발한 태양광 무인기 KAU-SPUAV의 자동 비행을 위한 제어기 설계 및 유도기법에 관하여 기술했다. 와류격자법을 활용하여 공력계수들을 계산했고 이를 항공기의 6자유도 방정식에 적용했다. 또한 깃요소이론을 활용하여 프로펠러의 추력 및 토크계수를 계산했다. 상승풍을 맞닥뜨렸을 때 효율적으로 활공하기 위하여 추력을 사용한 고도제어기가 KAU-SPUAV에 사용되었다. 또한 태양광 무인기의 장기체공 임무를 위해 운용 중에 발생하는 바람의 영향을 고려하기 위한 바람 추정 기법을 적용하였고, 강한 맞바람에 대처하기 위한 유도기법과 자동 착륙 알고리즘을 구성하였으며 2021년 8월, 56시간 33분의 태양광 장기체공 실험을 통해 제어 및 유도기법의 성능을 검증하였다.