• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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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.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권11호
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• pp.933-940
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• 2016

본 연구에서는 MW 용량의 풍력터빈 블레이드용 에어포일의 설계 단계에서 성능 검증기법에 대한 비교 연구를 수행하였다. 이를 위해 5~10 MW 해상풍력터빈용으로 설계된 21%와 30% 두께비의 에어포일을 사용하여 풍동시험을 수행하였으며, 레이놀즈 수 $1.0{\times}10^7$ 조건에서의 XFOIL의 해석결과와 상호 비교하였다. 풍동시험은 자유흐름 속도 50 m/s, 시위 기준 레이놀즈 수는 $2.2{\times}10^6$에서 수행되었으며, 표면거칠기 효과는 지그재그 테이프를 사용하여 모사하였다. 비교 결과 풍동시험과 XFOIL 해석에는 차이를 보이지만, 풍동시험을 통해 받음각 변화에 따른 에어포일 표면에서의 압력분포 변화와 기본적인 공력 성능 및 표면거칠기 효과를 확인 할 수 있었다. XFOIL은 설계조건에서 기본적인 양항비와 표면거칠기 효과에 의한 양항비 변화 등을 확인 할 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
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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.

• 한국전산유체공학회지
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• 제15권3호
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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.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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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.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.202-211
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• 2017

본 연구에서는 KFLOW에서 사용하고 있는 ${\gamma}-Re_{\theta}$ 천이 모델을 사용하여 KARI-11-180 익형의 공력특성을 수치적으로 예측하고 그 결과를 실험 결과 및 XFOIL과 MSES의 결과와 비교하였다. 완전 난류모델은 천이모델에 비해 마찰항력을 크게 예측하기 때문에 전체적으로 높은 항력을 예측하는 등 천이모델과 완전 난류모델간의 차이를 확인하였다. KFLOW의 ${\gamma}-Re_{\theta}$ 모델을 사용한 결과는 실험을 통해 확인된 천이 유동 실험 결과의 특성을 잘 예측하고 있었으며 XFoil이나 MSES의 결과와도 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 drag-bucket현상이 익형 표면의 천이점의 급격한 변화로 인해 발생함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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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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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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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.

• 신재생에너지
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• 제3권3호
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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.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권1호
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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.