Jang-Oh Mo

Software Development for the Performance Evaluation and Blade Design of a Pitch-Controlled HAWT based on BEMT

ABSTRACT The purpose of this study is to develop a software for the performance evaluation and blade design of a pitch-controlled HAWT using BEMT(Blade Element Momentum Theory) with Prandtl’s tip loss. The HERACLES V2.0 software consist of three major part ; basic blade design, aerodynamic coefficient mapping and performance calculation including stall or pitch control option. A 1MW wind turbine blade was designed at the rated wind speed(12m/s) composing five different airfoils such as FFA-W-301, DU91-W250, DU93-W-210, NACA 63418 and NACA 63415 from hub to tip. The mechanical power predicted by BEMT at the rated wind speed is about 1.27MW. Also, CFD analysis was performed to confirm the validity of the BEMT results. The comparison results show good agreement about the error of 6.5% in rated mechanical power. †† 1. 서 론 최근에 국제적으로 거론되고 있는 각종 환경관련 국제협약과 기후변화협약에 기초한 교토의정서의 채택으로 인해 환경문제의 심각성에 대한 관심이 상당히 높아지고 있다. 우리 정부도 이러한 상황에 대응하기 위해 신재생에너지에 대한 관심이 급격히 증가하고 있는 실정이며 그 중에서도 풍력에너지의 높은 가능성에 주목하고 있다. 현재 국내 요소설계 기술수준은 풍력발전용 터빈의 핵심요소기술 중의 하나인 로터 블레이드 설계 기술에 대한 명확한 설계기준이 없는 상황이며, 블레이드 설계 및 성능평가를 위해 BEMT 이론 및 다양한 손실 보정 모델을 적용한 Garrad Hassan 사의 GH-Bladed 등과 같은 국외 상용 소프트웨어에 의존하고 있다. 이러한 국내실정을 감안할 때, 국내에서도 블레이드 설계 및 성능평가* 한국해양대학교 해양에너지 전문인력양성사업단** (사)한국선급 에너지ㆍ산업기술센터*** 목포대학교 기계공학과 ****한국해양대학교 기계 ㆍ에너지시스템공학부† 교신저자, E-mail : lyh@hhu.ac.kr에 관한 명확한 기준 등이 수립될 필요가 있으며, 다양한 설계 이론과 성능예측 기법들에 대한 연구를 통해 독자적인 설계 및 성능평가 소프트웨어의 개발이 필요한 시점이다.

A Basic Study on the Aero-acoustic Noise Characteristics around a Circular Cylinder Using the Large Eddy Simulation

ABSTRACT As a basic study of the aero-acoustic noise, large eddy simulations were carried out for a fixed circular cylinder at Reynolds number(Re= ×  ) using commercial CFD code, FLUENT. The subgrid-scale turbulent viscosity was modeled by Smagorinsky-Lilly model adapted to structured meshes. The results of LES analysis showed that time-averaged value,   was approximately 1.47 which was considerably adjacent with the experimentally measured value of 1.32 in comparison with the results of two- equation turbulent models performed by previous researchers. It was observed that there were the very small acoustic pressure fluctuations with the same frequency of the Karman vortex street. In conclusion, the analysis of LES provided the improved results in the prediction of drag and lift coefficient in addition to acoustic pressure distribution than two other turbulent models. †† 1. 서 론 원주를 지나는 유동에 의한 소음은 물리적으로는 물체표면으로부터의 주기적인 유동박리로 인한 비정상 하중의 변화 때문에 발생한다. 주기적으로 유동박리 영역에서 와류가 물체의 위아래 영역에서 교차적으로 와류의 형태로 후류로 움직이게 되고, 이러한 주기적인 와류 흘림 때문에 전체유동장은 기본적으로 비정상유동 특성을 갖는다. 이에 따라서 실린더 표면의 주기적인 양력 및 항력의 변화가 발생하여 이것이 원거리에 소음의 형태로 방사하게 된다. 원형 실린더에 대한 공력소음의 연구는 1955년 Curle에 의해 그 토대가 마련된 이후로 다양한 방법으로 진행되었다. J. C. Hardin et al.

A Study on the Flow Characteristics and Noise Predictions around the Shroud Fan using the Aero-acoustic Noise Model

InThe purpose of this work is to analyze the flow characteristics and aerodynamic noise generated from a shroud fan at a constant 2,100 rpm using LES and FW-H noise model provided in the commercial code, FLUENT. Velocity distributions around the shroud fan obtained by using FLUENT code show good agreement with experimental results. The sound pressure level is decreased by about 6 dB as the distance from the fan increases twice. The directivity at 1st BPF shows a tendency of increasing SPL toward the axis of rotation.