• 한국항공우주학회지
• /
• 제46권5호
• /
• pp.368-375
• /
• 2018

본 연구에서는 부유식 플랫폼의 6자유도 방향으로의 주기 운동이 로터 공력 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 부유식 해상 풍력터빈에 대한 공력 해석이 수행되었다. 수치 해석을 위해 블레이드 요소 운동량 방법을 이용하였으며, 유동 박리와 후류 영향에 의한 비정상 공력 효과를 포착하기 위해 인디셜 응답 방법에 기반한 동적 실속 모델을 이용하였다. 로터에 의해 유도되는 내리 흐름은 운동량 이론과 난류 후류 상태에 대한 경험적 모델을 연계하여 계산하였다. heave, sway, surge 방향으로의 병진 운동과 roll, pitch, yaw 방향으로의 회전 운동을 포함한 플랫폼 주기 운동을 고려하였으며, 각각의 모션은 사인함수 형태로 적용되었다. 수치해석을 위한 대상 풍력터빈으로는 NREL 5MW 풍력터빈이 사용되었다. 해석 결과로부터 세 방향 병진 운동 모드 중, surge 운동 시 로터 공력 변화가 상대적으로 크게 나타났으며, 회전 운동 모드의 경우, pitch 운동에 의해 로터 공력이 크게 변화됨을 확인할 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
• /
• 제1회(2012년)
• /
• pp.33-36
• /
• 2012

풍력발전기 성능은 유동의 안정성과 풍속에 의해 결정되는데, 이때 유동 불안정성은 풍력발전기의 성능뿐만 아니라 구조적 문제를 함께 유발시킨다. 본 연구에서는 풍력발전기 타워 후류에서의 불안정성을 최소화시키기 위하여 타워 단면의 기초 형상설계 연구를 수행하였다. 기존의 풍력발전기 타워 형상에 부가 구조물을 설치함으로써 Karman vortex의 생성을 지연시키고 와류 간섭현상을 줄여 풍력발전기의 안정성을 증대시키고자 하였다. 이를 위해 다양한 타워 단면 형상에 대하여 양력계수 및 항력계수를 비교 분석하였다. 그 결과 반지름의 1/2 길이의 자유류 방향 tip과 splitter plate를 후방에 설치하는 것이 후류 불안정성을 억제하는데 가장 효율적인 것으로 나타났다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제17권2호
• /
• pp.157-166
• /
• 2016

Aerodynamic loads for a horizontal axis wind turbine of the National Renewable Energy Laboratory (NREL) Phase VI rotor in yawed condition were predicted by using the blade element momentum theorem. The classical blade element momentum theorem was complemented by several aerodynamic corrections and models including the Pitt and Peters' yaw correction, Buhl's wake correction, Prandtl's tip loss model, Du and Selig's three-dimensional (3-D) stall delay model, etc. Changes of the aerodynamic loads according to the azimuth angle acting on the span-wise location of the NREL Phase VI blade were compared with the experimental data with various yaw angles and inflow speeds. The computational flow chart for the classical blade element momentum theorem was adequately modified to accurately calculate the combined functions of additional corrections and models stated above. A successive under-relaxation technique was developed and applied to prevent possible failure during the iteration process. Changes of the angle of attack according to the azimuth angle at the specified radial location of the blade were also obtained. The proposed numerical procedure was verified, and the predicted data of aerodynamic loads for the NREL Phase VI rotor bears an extremely close resemblance to those of the experimental data.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
• /
• pp.253-256
• /
• 2006

BEMT나 wake method와 같이 2-D 에어포일의 데이터를 성능과 하중 해석에 이용하는 기법의 경우 에어포일 데이터의 정확도는 전체 결과에 큰 영향을 미친다. 풍력 블레이드와 같은 회정익에서는 2-D 에어포일 데이터를 실험 등을 통하여 정확히 얻어서 적용 시키더라도 예측 결과는 실제값과 큰 차이를 보이는 경우가 많다. 이는 회전익의 유동 특성에 의해 발생하는 실속 지연의 효과로 인한 것이며 이것은 입력에 사용되는 에어포일 데이터에는 반영되지 않으므로 자체적인 보정이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 현재 제시되어 있는 실속 지연 모델을 살펴보고 이를 불레이드의 성능과 하중 해석에 저용시켜 보아 그 유효성에 대하여 살펴보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
• /
• pp.261-264
• /
• 2006

This paper describes the effects to wind turbine blade aerodynamics due to interaction between blade and tower on upwind type HAWT. In order to analyze effects of blade-tower interact ion, the analyst s program WINFAS which is based on VLM(Vortex Lattice Method), Free wake and FVE model is used. In this study, the changes of wind turbine blade aerodynamics caused by blade-tower interact ion are Investigated with various parameters windshear, yaw error, TSR and tower diameter.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권4호
• /
• pp.315-320
• /
• 2008

본 논문은 상용유동해석코드인 Fluent를 이용하여 NREL(National Renewable Energy Laboratory) Phase VI 로터에 대한 공력특성을 연구하였다. 해석 결과는 NREL/NASA Ames 풍동 시험결과와 비교하였다. 풍력터빈로터의 반경방향에 대해 속도의 변화에 따른 압력분포를 비교하였다. 계산된 결과는 저속일 때 실험결과와 잘 일치 하였지만 고속일 때 블레이드의 suction side에서 실험결과와 잘 일치하지 않았다. 2기의 풍력터빈간의 거리가 풍력터빈 로터지름의 10배일 때 후류의 영향을 고려한 후방 풍력터빈 로터의 공력해석을 수행하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.123-132
• /
• 2015

본 연구에서는 10 MW급 부유식 파력-해상풍력 연계형 발전시스템에 설치되는 다수 풍력발전기의 배치 설계를 수행하고, 전산유체역학 해석기법을 통해 다수 풍력발전기의 성능을 평가하였다. 날개요소운동량이론을 기반으로 한 풍력발전 단지 설계용 프로그램 WindPRO를 이용하여, 발전시스템의 적지 환경 풍황조건에 대해 최대에너지를 생산할 수 있는 배치 설계를 도출하였고, ANSYS CFX를 이용하여 다수 풍력발전기간의 후류 간섭영향을 발전기 성능 측면에서 검토하여, 근거리 다수 풍력발전기간의 후류 간섭이 시스템에 미치는 영향을 평가하였다.

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

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.239-247
• /
• 2013

최근 화석연료의 고갈과 환경오염으로 인하여 해상풍력에너지와 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 범용 동역학해석 프로그램인 MSC.ADAMS를 이용하여 공력하중 및 전기 발전기 토오크를 결정하기 위한 테브난(Thevenin) 방정식이 고려된 해상풍력발전기의 다물체 동역학 해석 기법을 검토하였다. 해석대상으로 고려한 시스템은 5MW급 해상풍력발전기이며, 3개의 블레이드가 수평축 방향에서 역풍을 받아 전기를 생산하는 수평축 풍력발전 형태이다. 블레이드에 작용하는 공력하중은 블레이드 요소 모멘텀 이론을 기반으로 일반화된 동적 웨이크를 고려할 수 있도록 개발된 AeroDyn 프로그램으로부터 산출하였다. 해상풍력발전기의 주요 연결부에서의 동적하중과 토오크 특성이 실제 현상과 유사하게 산출될 수 있도록 하기 위하여, 다물체 동역학 모델 상에 블레이드와 타워는 실제 구조 특성치를 고려한 유연체 모델링을 적용하였다.

• Wind and Structures
• /
• 제20권1호
• /
• pp.1-13
• /
• 2015

This study applied long-term wind speed data from Penghu and Dongjidao weather stations to simulate the wind energy production for eight onshore and one offshore wind farms at Penghu Island, Taiwan by a commercial software package, Wind Atlas Application Program (WAsP). In addition, the RET Screen software suite was also applied to analyze economic characteristics of these nine wind farms (WFs). The results show that the capacity factors (CFs) of the nine wind farms mentioned above are in the range of 44.5% to 49.1%. In addition, utilizing 1.8-MW wind turbines (WTs) for all onshore WFs was the most feasible selection among the four potential types of WTs (600, 900, 1,800 and 3,600 kW) considered. 3-MW WTs selected for the offshore WF can produce the most wind energy and the smallest wake loss among the three possible types of WTs (1, 2 and 3MW). As a consequence of implementing these WFs, the emission of about 680,977 tons carbon dioxide ($tCO_2$) into the local atmosphere in Penghu Island annually could be avoided. Finally, based on the payback periods achieved, the order of implementation of the considered WFs can be identified more clearly. Longmen WF should be the first priority, and the next one should be SiyuWF and so on. Besides, this study provides much useful information for WF planning on Penghu Island.