로터 블레이드는 조류발전 터빈의 매우 중요한 구성 요소로서, 해수의 높은 밀도로 인해 큰 추력(Trust force)와 하중(Load)의 영 향을 받는다. 따라서 블레이드의 형상 및 구조 설계를 통한 성능과 복합소재를 적용한 블레이드의 구조적 안전성을 반드시 확보해야 한 다. 본 연구에서는 블레이드 설계 기법인 BEM(Blade Element Momentum) 이론을 이용해 1MW급 대형 터빈 블레이드를 설계하였으며, 터빈 블레이드의 재료는 강화섬유 중의 하나인 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)를 기본으로 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)를 샌드위치 구조에 적용해 블레이드 단면을 적층(Lay-up)하였다. 또한 유동의 변화에 따른 구조적 안전성을 평가하기 위해 유체-구조 연성해석 (Fluid-Structure Interactive Analysis, FSI) 기법을 이용한 선형적 탄성범위 안의 정적 하중해석을 수행하였으며, 블레이드의 팁 변형량, 변형 률, 파손지수를 분석해 구조적 안전성을 평가하였다. 결과적으로, CFRP가 적용된 Model-B의 경우 팁 변형량과 블레이드의 중량을 감소시 켰으며, 파손지수 IRF(Inverse Reserce Factor)가 Model-A의 3.0*Vr를 제외한 모든 하중 영역에서 1.0 이하를 지시해 안전성을 확보할 수 있었 다. 향후 블레이드의 재료변경과 적층 패턴의 재설계뿐 아니라 다양한 파손이론을 적용해 구조건전성을 평가할 예정이다.

Numerical analysis for flow and noise characteristics of sirocco fan design factors is conducted in this study. 4 cases of blade angle(α=24°~30°) and 5 cases of RPM(390~1170RPM) are calculated. Flow characteristics are compared for the number of blades. Outlet flow rate is tended to decrease as the number of blades increased. There is little difference in the flow characteristics for the angle of blade. The highest outlet flow rate is predicted at α=24°, and the lowest at α=28°. Flow and noise characteristics are compared for α=24° and 26°. Outlet flow rate is almost similar in both cases, but noise for α=24° is predicted higher at high RPM conditions.

블레이드는 바람 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 풍력발전기 시스템의 핵심 요소이다. 블레이드의 공기역학적 설계는 적절한 에어포일을 선택하고 블레이드 축을 따라 최적의 단면을 결정하는 것이다. 본 연구의 목표는 블레이드 에어포일의 모델을 개발하고, 개발한 에어포일의 효율을 분석하는 것이다(블레이드 형상은 수정된 SM 시리즈 프로파일을 기반으로 함). 일반적으로 풍력 터빈 블레이드는 Cl/Cd에 민감하다. 본 연구의 초점은 X-Foil 프로그램을 통해 강한 바람과 돌풍에서의 최고 효율(Cl/Cd)을 위한 에어포일의 좌표를 최적화시키는 것이다. 국내 해역의 난류 특성, 돌풍 및 바람 조건에 대한 적절한 에어포일을 개발하기 위해서는 수치 해석을 통해 에어포일의 길이와 이에 따른 두께비(Y/C), 에어포일의 최대 두께비에 대한 상대 위치(Xd), S형 tail edge 및 비율 등을 계산하여 결정한다. X-Foil 프로그램을 통해 모델링된 2D 모델에 대하여 CFD(Computational Fluid Dynamics) 검증을 반복 수행하여 최적화시켰다.

This study is to conduct the optimal design of the fluid mixing blades in the test fluid tank for sewage treatment process. The design was made with various shapes and angles of mixing blades. Fluid mixing blades in the tank are numerically analyzed with FLUENT V.13.0. Blade1 and Blade4 had the biggest fluid pressure difference of 8.1% around the blades. And, Blade1 and Blade3 had the least fluid pressure difference of 2.55%. The biggest turbulence kinetic energy of 12.5% existed around Blade1 and Blade4. Blade1 and Blade3 had the least turbulent kinetic energy difference of 4.8%. Blade4 is the optimal design shape due to the highest turbulent kinetic energy around the blades in comparison to the other cases.

The object of research is based on 1.5 MW wind turbine blade. This paper has carried out the aerodynamic shape optimization design of wind turbine blade. Based on the aerodynamic basic theory of wind turbine blade design and combined with particle swarm optimization algorithm(PSO), the design optimization model of the aerodynamic shape of blade is established. Through this study, the optimization results of the angle inducing ′ and tangential inducing  were obtained. The calculation programs are written and calculated chord length and torsion angle of the blade used by ′ and . The calculation result for the optimized wind turbine was 1.38 MW when the wind speed was 16 m/s. The 8 % error could be considered as an engineering acceptable error and the calculated values can be proved the correctness of the design value.

본 논문에서는 원통형 혼합기를 대상으로 블레이드의 각도, 길이, 개수 및 블레이드와 탱크 바닥과의 간극을 설계변수로 선정하고, 각각의 설계변수가 혼합성능에 미치는 영향을 분석하였다. 이산요소법을 이용하여 임펠러 회전에 의한 고체 입자 의 혼합공정을 해석하였으며, 혼합지수를 도입하여 혼합성능을 정량적으로 평가하였다. 다양한 설계변수의 조합을 고려한 실험계획법으로 설계변수의 주효과와 교호작용을 분석함으로써, 블레이드 각도가 입자의 혼합성능에 가장 지배적인 영향을 미치며 간극의 영향은 상대적으로 작다는 결론을 도출할 수 있었다. 또한 가장 우수한 혼합성능을 보이는 설계변수의 조합 을 제시하였다.

The object of research in Based on 1.5MW wind turbine blade. This paper has carried out the aerodynamic shape optimization design of wind turbine blade. Based on the aerodynamic basic theory of wind turbine blade design and combined with particle swarm optimization algorithm, the design optimization model of the aerodynamic shape of blade is established. The calculation programs are written by use of MATLAB and calculate chord length and torsion angle of the blade. Then the shape of wind turbine blade is obtained. As research we can know that the chord length is decreased after optimization design of wind turbine blade, The optimized blade not only meets the actual manufacturing requirement, but also has the largest wind energy utilization coefficient.

해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 특히 우리나라는 세계적으로 보기 드문 조류발전의 적지이며, 이를 이용하기 위해서는 각 해역에 적합한 조류에너지 변환 장치의 개발이 매우 필요하다. 따라서 본 연구에서는 조류발전 방식 중 수평축 로터 블레이드의 최적형상 설계 및 성능평가를 목적으로 날개 끝 손실 모델을 포함하는 날개요소 운동량이론을 적용한 조류터빈 설계기법을 제안하고, 100 kW급 로터 블레이드를 설계하였다. 또한 블레이드 국부위치에서 주속비에 따른 Prandtl의 날개 끝 손실 변화를 비교하였으며, 정격 날개 끝 속도비에서 NACA63812를 사용하여 설계된 로터 블레이드의 동력계수는 0.49로 우수한 성능을 나타내었다.