• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2012.04a
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• pp.65-68
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• 2012

본 연구에서는 XFOIL을 사용하여 설계된 30% 두께를 가지며 팁에서의 두께가 코드의 1.5%인 풍력터빈용 에어포일의 공력 특성을 해석하였다. 받음각에 따른 양력 항력 곡선 및 양항비를 XFOIL에서 얻어낸 결과와 EDISON_CFD 해석 결과를 상호 비교 하였다. EDISON_CFD에서의 해석을 위한 격자의 형태를 격자균일성을 생각하여 큰 타원과 작은 타원을 합쳐 만들었다. 수치 기법으로 Roe의 FDS를 선택하여 데이터를 수집하였다. 그 결과로 나타낸 압력계수와 양항비 그래프를 보면 선형 구간에서 양력은 XFOIL 해석 결과와 잘 일치하는 결과를 보여주었다. 그러나 항력에서 약1.5배 정도 EDISON_CFD의 결과가 크게 나옴으로써 양항비의 차이를 보이는 것으로 나타났다. 실속이후에서는 XFOIL의 신뢰도가 떨어지는 경향이 있어 특히 실속이후에서는 CFD의 해석결과가 필요한 것으로 보인다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.44 no.11
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• pp.933-940
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• 2016

A comparative study between a wind tunnel test and an XFOIL simulation looking at the aerodynamic performance of the airfoil for MW-class wind turbine was conducted for validation in the design stage. Tests are carried out for 21% and 30% thickness-ratio airfoils developed for 5 ~ 10 MW offshore wind turbine and the results are compared with the output from the XFOIL simulation at Reynolds number $1.0{\times}10^7$. The test is performed at a free-stream velocity of 50 m/s, corresponding to a Reynolds number of $2.2{\times}10^6$ based on the chord. Surface roughness is simulated using a zig-zag tape. Discrepancies between the results of the test and the XFOIL analysis are found, however, meaningful data for surface pressure distribution, basic performance and surface roughness effect are obtained from the tests, while useful lift-to-drag ratio data is found by the XFOIL simulation.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.60-64
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• 2009

Laminar separation bubble and transitional flow over an airfoil are investigated at a moderate range of Reynolds numbers. In this research, a Reynolds-Averaged Navier-Stokes code is coupled with an empirical transition model that can predict transition onset points and the length of transition region. Without solving the boundary layer equations, approximated e-N method is directly applied to the RANS code and iteratively solved together. The computational results are compared with the experimental data for NACA0012 airfoil. Results of transition onset point and length are compared well with experimental and XFOIL prediction. In high angle of attack the present RANS results show better agreement than XFOIL results using the boundary layer equations.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.15 no.3
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• pp.1-8
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• 2010

Laminar separation bubble and transitional flow over the NACA0012 are investigated at a moderate range of Reynolds numbers. A Reynolds-Averaged Navier-Stokes code is coupled with an empirical transition model that can predict transition onset points and the length of transition region. Without solving the boundary layer equations, approximated e-N method is directly applied to the RANS code and iteratively solved together. The computational results are compared with the experimental data for the NACA0012 airfoil. Results of transition onset point and the length are compared well with experimental data and Xfoil prediction. The present RANS results show at high angles of attack better agreement with experimental data than Xfoil results using the boundary layer equations.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.360-364
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• 2013

본 연구에서는 아음속 저 레이놀즈 수에서 NACA0012에 나타난 층류 박리 거품과 천이유동에 대해 연구하였다. 천이유동조건과 완전난류유동 조건에 따른 EDISON 계산 결과 값과 실험값의 공력계수를 비교하였다. 또한, EDISON 계산 결과 값과 Xfoil을 이용하여 나온 결과 값의 천이점 비교를 통해 Xfoil의 천이 모델과 EDISON 천이 모델간의 차이를 비교하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.45 no.3
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• pp.202-211
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• 2017

In this study, numerical simulations were performed using the ${\gamma}-Re_{\theta}$ transition model of KFLOW for the transitional flow over the KARI-11-180 airfoil. Numerical results of KFLOW were compared with experimental data and two other numerical results of XFoil and MSES. Fully turbulence model was predicted high skin friction drag than transition model because fully turbulence model could not solve the transitional flow. Numerical predictions using the ${\gamma}-Re_{\theta}$ model of KFLOW show a good agreement with experimental data and other numerical results. Present numerical results were confirmed the state of drag bucket due to dramatic changing of the transition location on the airfoil surface.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.47-50
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• 2005

본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 해상에서의 한국형 풍력터빈 블레이드의 최적 형상을 위 한 알고리즘을 구현하는 것이다. 풍력터빈 블레이드에서 깃익형의 공기 역학적 특성은 매우 중요한 사항이다. 이를 위해서 익형 성능예측에 층류에서 난류로의 천이과정을 포함하는 XFOIL을 이용하여 블레이드 익형 단면의 양력과 항력 분포를 해석하였다. 첫 번째 수준의 설계변수는 운용범위내의 바람의 속도와 블레이드 지름, 축 회전수이며, 각 단면에서의 비틀림각과 시위길이는 두 번째 수준의 설계 변수이다. 운용범위 내의 각 설계점에서 익형의 공력 변수들과 최소에 너지손실 조건을 이용하여 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 각각의 설계점에서 결과를 바탕으로 풍력발전의 설계 운용범위에서 반응면을 구성하고 구배최적화 기법을 통해 요구동력의 제약함수를 만족하고 효율을 최대로 하는 블레이드 형상을 구현하였다. 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 그 성능을 구하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.432-436
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• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• New & Renewable Energy
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• v.3 no.3
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• pp.63-71
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• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건 설계점은 형상설계를 위한 입력 값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연간에너지생산량을 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.33 no.1
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• pp.40-47
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• 2013

An aerodynamic design tool was developed for small wind turbine blades based on the blade element momentum theory. The lift and drag coefficients of blades that are needed for aerodynamic blade design were obtained in real time from the Xfoil program developed at University of Illinois. While running, the developed tool automatically accesses the Xfoil program, runs it with proper aerodynamic and airfoil properties, and finally obtains lift and drag coefficients. The obtained aerodynamic coefficients are then used to find out optimal twist angles and chord lengths of the airfoils. The developed tool was used to design a wind turbine blade using low Reynolds number airfoils, SG6040 and SG6043 to have its maximum power coefficient at a specified tip speed ratio. The performance of the blade was verified by a commercial code well known for its prediction accuracies.