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NTIS 바로가기한국가시화정보학회지= Journal of the Korean society of visualization, v.18 no.2, 2020년, pp.59 - 65
엄용한 (Department of Mechanical and Automotive Engineering, Seoul National University of Science and Technology) , 김윤구 (Department of Mechanical and Automotive Engineering, Seoul National University of Science and Technology) , 박성군 (Department of Mechanical and Automotive Engineering, Seoul National University of Science and Technology)
Vertical axis wind energy systems including 3 and 4 blades are numerically investigated in a two-dimensional (2D) computational domain. The power coefficient (Cp) is adopted to measure the efficiency of the system and the effect of the rotating velocity on the power coefficient is analyzed for the t...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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풍력발전기는 어떻게 분류되는가? | 정부의 정책에 힘입어 재생에너지부문은 급속도로 성장하고 있으며, 그 중에서도 풍력발전은 물의 사용을 요구하지 않고,(1) 이산화탄소 배출량이 적어(2) 각광받는 에너지원들 중 하나이다. 풍력발전기는 크게 수평축 풍력발전기(HAWT, Horizontal Axis Wind Turbine)와 수직축 풍력발전기(VAWT, Vertical Aaxis Wind Turbine)로 분류되며, 수직축 풍력발전기는 바람의 방향과 무관하게 에너지 생산이 가능하고 소형으로 제작했을 시에는 발전기가 차지하는 체적과 무게가 줄어들어 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 각속도에 따른 소형 수직축 풍력발전 시스템의 출력 계수(Cp, Power Coefficient)를 계산하고, 풍력 발전기 후류의 특성을 분석하고자 한다. | |
3-블레이드 및 4-블레이드를 포함하는 수직축 풍력터빈의 끝단속도비에 따른 출력 계수를 수치적으로 비교 및 분석한 결과는 어떠한가? | 본 연구에서는 3-블레이드 및 4-블레이드를 포함하는 수직축 풍력터빈의 끝단속도비에 따른 출력 계수를 수치적으로 비교 및 분석하였다. 끝단속도비가 0.5 ~ 0.67의 영역에서는 4-블레이드 시스템의 효율이 더 높게 나타났으며, 나머지 영역에서는 3-블레이드 시스템이 더 좋은 성능을 도출하였다. 3-블레이드 시스템의 경우 끝단속도 비가 1.083일 때, 약 0.082의 출력 계수 값으로 최적의 성능을 보였으며, 4-블레이드 시스템의 경우 0.92일 때, 0.07의 최적의 출력 계수 값을 도출하였다. 블레이드에 작용되는 토크는 주로 x-방향의 힘에 의해 결정되었으며, θ = 186° 부근에서 토크의 최대값을 도출하였다. 각 시스템의 최적의 성능을 보이는 경우들에 대해 유동장을 분석하였다. 유체-구조 상호작용에 의해 유체는 모멘텀을 잃으며 이는 풍력 발전 터빈 주위의 x-방향으로의 감소된 유속으로 나타났다. 또한 시스템 후류에서는 구불거림 현상을 확인하였다. 4-블레이드 시스템의 경우 3-블레이드 시스템에 비해 블레이드 간 거리가 줄어듦에 따라 앞의 블레이드가 뒤쪽의 블레이드에 미치는 영향이 증가하였으며, 유체로부터 받는 힘 및 토크를 감소시키는 결과를 초래하였다. 4-블레이드 시스템의 효율을 보다 높이기 위해서는 위치에 따른 적절한 블레이드 피치각 제어가 필요할 것으로 예상되며, 본 연구 결과를 토대로 추가적인 연구를 진행하여 4-블레이드 시스템의 출력 계수 향상을 도모하고자 한다. | |
수직축 풍력발전기의 장점은 무엇인가? | 정부의 정책에 힘입어 재생에너지부문은 급속도로 성장하고 있으며, 그 중에서도 풍력발전은 물의 사용을 요구하지 않고,(1) 이산화탄소 배출량이 적어(2) 각광받는 에너지원들 중 하나이다. 풍력발전기는 크게 수평축 풍력발전기(HAWT, Horizontal Axis Wind Turbine)와 수직축 풍력발전기(VAWT, Vertical Aaxis Wind Turbine)로 분류되며, 수직축 풍력발전기는 바람의 방향과 무관하게 에너지 생산이 가능하고 소형으로 제작했을 시에는 발전기가 차지하는 체적과 무게가 줄어들어 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 각속도에 따른 소형 수직축 풍력발전 시스템의 출력 계수(Cp, Power Coefficient)를 계산하고, 풍력 발전기 후류의 특성을 분석하고자 한다. |
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