In wind turbine blades, airfoils are required to have different spec when compared with airplane airfoil. Airfoils for wind turbine blade must have a high lift-to-drag ratio, moderate to high lift and especially low roughness sensitivity. Also an operation Re. No.s are lower than conventional airplane airfoils. At mid-span and inboard region, structural problems have to be considered. Especially, for stall regulated type, moderate stall behavior is essential part of design. For these reasons, airfoil design for HAWT blade is essential part of blade design. In this paper, root airfoil and tip airfoil are discussed. For a root region, 24% thickness airfoil is designed and for a top region, 12% thickness ratio is done. A inverse design method and panel method are used for rapid airfoil design. In this paper, a design method, features of airfoil shape and characteristics are discussed.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.14
no.1
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pp.85-91
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2015
Wind turbine blades represent a key component of wind turbines, which extract energy from the wind. In the present study, the structural design of a small wind turbine blade is undertaken using a numerical analysis. The reliability of numerical results is verified through a comparison with the full-scale structural test data of a current blade. To modify the blade design, the blade was divided into several sections and the effect of the thickness of each section was investigated in a numerical analysis. Finally, the modified blade was designed with a lightweight and high-strength.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.1
no.1
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pp.92-102
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2000
In this study, the 750kW medium scale composite blade for the horizontal axis wind turbine system was designed and manufactured, and it was tested and evaluated by the specific structural test rig. In the test, it was found that local bucklings at the trailing edge of the blade and excessive deflections at the blade tip were happened. In order to solve these problems, the design of blade structure was modified. After improving the design, the abrupt change of deflection at the blade tip was reduced by smooth variation of the spar thickness and the local buckling was removed by extending the web length. The modified design was analyzed by the FEM, the safety and stability of the blade structure. And Fatigue life over 20 years was confirmed by using S-N linear damage method, Spera's method, etc.
Studies of unsymmetrical blade H-Darrieus rotors at low wind speeds in terms of starting time, static torque, and power performances for different blade parameters: thickness-to-chord (t/c), camber position, and solidity are scarce. However these are required for knowing insights of rotor performances to obtain some design guidelines for the selection of these rotors. Here, an attempt is made to quantify the effects of these blade parameters on the performances of three different H-Darrieus rotors at various low wind streams. Different blade profiles, namely S815, EN0005 (both unsymmetrical), and NACA 0018 (symmetrical blade for comparison) are considered. The rotors are investigated rigorously in a centrifugal blower apparatus. Firstly the dynamic and static performances of the rotors are evaluated to determine the best performing rotor and their optimum solidity. Generalised performance equations are developed based on selected blade parameters which are validated for the unsymmetrical rotors. Further, the starting time is quantified with respect to the rotor inertia to determine the suitable range of inertia that helps the unsymmetrical blade rotor to self-start earlier than the symmetrical one. This study can work as a benchmark for the selection of optimum blade parameters while designing an unsymmetrical blade rotor at low wind speeds.
Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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2001.05a
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pp.69-74
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2001
The Wells turbine has hysteresis characteristics in a reciprocating flow. In this paper, in order to understand unsteady flow characteristics of the Wells turbine, a sinusoidal flow condition is simulated. The flow conditions and hysteresis characteristics, including blade thickness, are investigated over a period of time. The pressure distributions along the blade surface are investigated at mid-span to clarify the cause of the hysteresis. The result has shown that the hysteresis characteristics become more pronounced as blade thickness becomes larger. The occurrence of these characteristics depends on the varying behavior of wakes between an accelerating flow and a develerating flow.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.05a
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pp.93-96
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2004
A turbo-fan for the 4-way cassette indoor units of air-conditioners has been investigated. The main purpose of this investigation is the reduction of the turbo-fan noise. In order to reduce the noise level, many design parameters of turbo-fans such as blade section, blade thickness, geometry of blade leading edge, blade width, blade angle and bellmouth depth have been studied. With the experimental data of these parameters, a new turbo-fan was made for our system. The noise level of the new system was at least 3 dB(A) lower than that of the current in use.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.2
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pp.193-203
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2014
Temperature-dependent stress analysis and heat transfer analysis of a rotating gas turbine blade made of functionally graded materials (FGMs) are presented considering turbine operating temperature and ceramic particle size. The material properties of functionally graded materials are assumed to vary continuously and smoothly across the thickness of the thin-walled blade. For obtaining system stiffness reflecting these characteristics, the one-dimensional heat transfer equation is applied along the thickness of the thin-walled blade for determining the temperature distribution. Using the results of the temperature analysis, the equations of motion of a rotating blade are derived with hybrid deformation variable modeling method along with the Rayleigh-Ritz assumed mode methods. The validity of the derived rotating blade model is evaluated by comparing its transient responses and temperature distribution with the results obtained using a commercial finite element code. The maximum tensile stress with operating speed and gradient index are obtained. Furthermore, the gradient index that minimizes blade temperature was investigated.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.4
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pp.275-283
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2013
In this paper, the structural optimum design method of composite rotor blade cross-section was investigated with the genetic algorithm. An auto-mesh generation program was developed for iterative calculations of optimum design, and stresses in the blade cross-section were analyzed by VABS (variational asymptotic beam sectional analysis) program. Minimum mass of rotor blade was defined as an object function, and stress failure index, center mass and blade minimum mass per unit length were chosen as constraints. Finally, design parameters such as the thickness and layup angles of a skin, and the thickness, position and width of a torsion box were determined through the structural optimum design method of composite rotor blade cross-section presented in this paper.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.5
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pp.317-323
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2022
In this paper, a deep neural network(DNN) model for predicting the vibration characteristics of the composite rotor blade with c-spar cross section was developed. Herein, the present DNN model is defined by using the natural frequencies obtained through the in-house code based on the nonlinear co-rotational(CR) shell element. For the present DNN model, the accuracy of the model was evaluated via the data with a random distribution of thickness and a tendency to decrease in thickness along the blade span.
The objective of the present study is to investigate the effects of the various inlet boundary layer thickness on convective heat transfer distribution in a turbine cascade endwall and blade suction surface. In addition, the proper height of the boundary layer fences for various inlet boundary layer thickness were applied to turbine cascade endwall in order to reduce the secondary flow, and to verify its influence on the heat transfer process within the turbine cascade. Convective heat transfer distributions on the experimental regions were measured by the image processing system. The results show that heat transfer coefficients on the blade suction surface were increased with an augmentation of inlet boundary layer thickness. However, in a turbine cascade endwall, magnitude of heat transfer coefficients did not change with variation of inlet boundary layer thickness. The results also present that the boundary layer fence is effective in reducing heat transfer on the suction surface. On the other hand, in the endwall region, boundary layer fence brought about the subsidiary heat transfer increment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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