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Aerodynamic Performance for Horizontal Axis Wind Turbine Model using Subsonic Wind Tunnel

풍동실험을 통한 수평축 풍력터빈 모델의 공력성능 연구

  • Published : 2007.11.30

Abstract

Wind turbine experiment was carried out for the horizontal axis wind turbine with the aerodynamically optimized blade. From the comparison of aerodynamic performance between upwind and downwind type wind turbine rotor, the measured torque fluctuation of the latter is larger than that of the former. This phenomenon is owing to the interaction of wake generated from support column and blades. The wind turbine model satisfies the design condition in that the measured result of the power coefficient at zero pitch angle shows maximum peak at the designed tip speed ratio, λ = 6. It also shows that the decrease in aerodynamic power due to negative pitch change is more sensitive than that of the same positive pitch change.

공기역학적으로 최대동력계수를 얻을 수 있도록 최적화된 블레이드를 장착한 수평축 풍력터빈 모델을 아음속 풍동에 장착하여 공력특성을 실험하였다. Upwind 방식과 downwind방식의 풍력 터빈 로터의 공력 특성을 비교하였을 때, 후자가 전자에 비해 측정토크의 교란이 더 크게 나타났으며, 이는 지지대에서 발생된 후류와 블레이드의 상호간섭이 원인으로 작용한다고 여겨진다. 블레이드 설치각이 0o인 경우에 설계 속도비 6에 해당하는 위치에서 최대 동력계수를 보여주고 있어 설계 조건을 잘 만족함을 알 수 있었다. 또한 음의 피치각 변화가 같은 값의 양의 피치각 변화에 비해 더 커다란 동력 감소가 발생되는 결과를 보여주었다.

Keywords

References

  1. Spera, D. A., Wind Turbine Technology, ASME Press, 1994
  2. Allen, H. J., and Vincenti, W. G., : Wall Interfernce in a Two-Dimensional Wind Tunnel, with Consideration of the Effect of Compressibility', NACA Report No. 782, 1947
  3. Braslow, A. L., and Knox, E. C., 'Simplified Method for the Determination of Critical Height of Distributed Roughness Particles for Boundary Layer Transition at Mach Numbers from 0 to 5', NACA Technical Note 4363, 1958
  4. de Vries, O., 'Wind-Tunnel Tests on a Model of a Two-Bladed Horizontal Axis Wind Turbine and Evaluation of an Aerodynamic Performance Calculation Method', Technical Report NLR TR 79071 L, NLR, June, 1979
  5. Vermeer N. A., 'A new Rotor Model for Aerodynamic Measurements in the improved open Jet Wind Tunnel', National Wind Energy Conference, pp. 441-445, 1990
  6. TangIer, J. L., 'Horizontal-Axis Wind System Rotor Performance Model Comparison' ,Report RFP-3508, Rockwell International, Rocky Flats Plant, 1983
  7. Nathan, G. K., and Yin, M. H. T., 'Theoretical and Experimental Study of Off-Peak Performance of Horizontal Axis WindTurbines', Wind Engineering, Vol. 14, No. 6, pp. 347-361, 1990
  8. Neff, D. E., and Meronet, R. N., 'Mean Wind and Turbulence Characteristics due to Induction Effects near Wind Turbine Rotors', J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 69-71, pp. 413-422, 1997
  9. Vermeer, L. J., Sorensen, J. N., and Crespo, S., 'Wind Turbine Wake Aerodynamics', Progress in Aerospace Sciences, Vol. 39, pp. 467-510, 2003 https://doi.org/10.1016/S0376-0421(03)00078-2
  10. 김학봉 외, '중대형 풍력발전 시스템 개발 및 운용평가에 관한 연구 (로터시스템 중점 개발 연구) 제 5 장', 최종보고서,(주)한국화이바-항공대,2001
  11. 유기완 외, 듀얼로터 방식의 풍력발전기에 대한 풍동성능 시험 연구', 최종보고서, 전북대학교 차세대풍력발전연구센터,2003
  12. 이수갑 외, '750kW급 고유모델(한국형) 풍력 블레이드 최적설계 및 풍동실험', 중간평가 보고서,(주)효성-서울대,2003
  13. 최종수 외, '듀얼로터 풍력발전용 블레이드 최적설계 및 해석용 툴 개발 (풍동실험분야)',최종보고서,(주)코윈텍-충남대,2006
  14. 윤성준, 유기완, 정성남, '풍력발전용 터빈 블레이드의 형상 변화에 따른 공력 성능 예측', 한국항공우주학회 추계학술대회,2002
  15. http://fmotor-line.co.kr
  16. 장병희, '풍력터빈의 풍동시험과 벽면 봉쇄효과 보정에 대한 고찰',한국풍력기술연구회 추계세미나,2000
  17. Anderson Jr,J. D. Fundamentals of Aerodynamics,McGraw-Hill,1991
  18. 유기완, '가변 피치형 수평축 풍력 터빈의 공력 최적설계 및 피치제어 성능 연구', 한국항공우주학회, 제35권 제10호,pp. 891-898,2007 https://doi.org/10.5139/JKSAS.2007.35.10.891