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풍동실험 및 CFD 해석을 통한 풍력타워 형상별 풍하중 특성 연구 KCI 등재

Study on Wind Loads for the Various Cross-sectional Shapes of a Wind Turbine Tower through a Wind Tunnel Test and a CFD Simulation

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/384494
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한국풍공학회지 (Journal of the Wind Engineering Institute of Korea)
한국풍공학회 (Wind Engineering Institute of Korea)
초록

풍력발전 타워는 높은 세장비를 갖는 형상으로 인해 바람에 의해 발생하는 횡하중에 취약한 구조를 가지고 있기 때문에 바람은 풍력발전 타워를 설계하는데 있어서 중요한 설계요소 중 하나라고 할 수 있다. 본 논문에서는 타워 운송 편의성 향상을 위해 설계된 8각 및 6각 단면형상을 가지는 조립식 강관 타워 및 일반 원형 강관 타워의 일정 높이 이상에서부터 4개의 작은 기둥으로 분리되는 형상을 가지는 멀티기둥 강관 타워에 대한 2차원 단면모형 풍동실험과 3차원 모형 풍동실험을 수행하여 각 형상별 풍력계수를 산정하여 그 특성을 비교하였다. 또한 풍동실험 축소모형에 대한 CFD 해석을 수행하여 산정된 풍력계수값의 신뢰성을 확인하였으며, 마지막으로 실제스케일 풍력타워에 대한 CFD 해석을 수행하여 각 형상별 특성을 분석하였다.

Wind load is one of the most important factors in designing wind turbine towers since high slenderness ratio of their geometry make them vulnerable to lateral loads generated by wind. In this study, steel modular towers and a multi-column tower were subjected to a wind tunnel test and a CFD (Computational Fluid Dynamic) simulation; the steel modular towers have a hexagonal and an octagonal cross-section for easy transportation in the phase of construction, and, for mitigating wind load for a wind turbine tower, the steel multi-column tower consists of four columns, which have smaller cross-sectional area relative to main column’s, above certain height of a main column having a conventional circular cross-section. Their wind force coefficients, dimensionless quantities representing the resistance of an object in air, were obtained through a wind tunnel test and a CFD simulation. Their results were compared each other to verify the reliability of calculated wind force coefficients.

목차
Abstract
요 약
1. 서 론
2. 풍동실험
    2.1 풍동실험 개요
    2.2 2차원 단면모형 풍동실험
3. CFD 해석
    3.1 CFD 해석 개요
    3.2 실스케일 풍력타워 CFD 해석
    3.3 3차원 모형 및 2차원 단면모형 CFD 해석
4. 결 론
References
저자
  • 정진욱(대우건설 기술연구원 토목연구팀) | Joung Jin-Wook
  • 김영민(대우건설 기술연구원 기술개발팀) | Kim Young-Min
  • 신승환(대우건설 기술연구원 기술개발팀) | Sin Seung-Hwan