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문제 정의
- 첫째, 풍력발전기의 안정성 평가를 위해 블레이드가 정지해 있다고 가정하고 입구속도가 정지해 있을 때로부터 태풍이 불때의 평균풍 속(55m/s로 가정)까지 변할때의 날개 주위의 압력분 포 및 속도분포를 구하는 것이다. 둘째, 블레이드가 회전하고 있을 때 즉 풍속이 cut-in 조건(입구속도 5 m/s 로 가정)과 cut-out 조건(입구속도 25 m/s로 가정)의 범위에 있을 때 각 풍속에서의 회전익주위의 영각(Angle of attack)의 변화, 실속(stall)의 발생여부의 판단, 토크등을 알아봄으로서 풍력발전기에 대한 공력특성을 파악하고자" 하였다.
- 본 연구에서는 로터의 회전익모델 및 공력학적 특성을 이용하여 풍력발전기 주위의 유동의 특성을 수치해석을 통해 알아보았다. 입구속도가 증가함에 따라 로터 전후면의 압력차는 증가하였고 영각 또한 증가하여 어느 속도를 지나면 스톨이 발생함을 유선을 통해 보였다.
- 하지만 최근 컴퓨터 성능의 혁신적인 향상 및 프로그램 개발에 힘입어 새롭게 이를 이용한 많은 연구가 진행중에 있다. 본 연구에서는 유동/구조 연성해석 이용하여 로터 블레이드의 공력학적 특성을 구조해석에 대한 고찰과 병행하여 알아보았다.
가설 설정
- 풍력발전기 주위의 공기역학적 계산은 다음의 두가 지 측면에서 진행되었다. 첫째, 풍력발전기의 안정성 평가를 위해 블레이드가 정지해 있다고 가정하고 입구속도가 정지해 있을 때로부터 태풍이 불때의 평균풍 속(55m/s로 가정)까지 변할때의 날개 주위의 압력분 포 및 속도분포를 구하는 것이다. 둘째, 블레이드가 회전하고 있을 때 즉 풍속이 cut-in 조건(입구속도 5 m/s 로 가정)과 cut-out 조건(입구속도 25 m/s로 가정)의 범위에 있을 때 각 풍속에서의 회전익주위의 영각(Angle of attack)의 변화, 실속(stall)의 발생여부의 판단, 토크등을 알아봄으로서 풍력발전기에 대한 공력특성을 파악하고자" 하였다.
- 반면, two way FSI는 계속적인 반복계산이 필요한 기법으로서 바람에 잎새가 흔들리는 것처럼, 변위가 유동의 영향을 많이 받고 유동 또한 모델의 이동에 따라 그 양상이 많이 달라지게 될 때 적용하는 기법이다. 풍력발전기의 경우 바람에 의한 변위가 크지 않아 구조물의 변위가 유동에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 가정하여 one way FSI 기법을 적용하여 해석하는 것이 바람직하다. Fig.
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