CFD(Computational Fluid Dynamics) analysis was carried out to analysis the air flow characteristics of vertical axis wind turbine system with accelerating device. Geometric arc angle of the accelerating device affects the air flow characteristics in the turbine with the effect of Coanda generated from the curved surface. Air velocity distributions with the device angle variation are compared. Flow velocity increases with the device length, and the accelerating device plays a key role in decreasing the air velocity in the wake flow region. Maximum air velocity variation becomes reduced with the accelerating device, and it is largely affected by the arc angle. These results are expected to be utilized in various ways to determine the shape of accelerating device for wind power generation system.

In this study, flow characteristic of small vertical-axis wind turbine was performed to analysis the numerical analysis. Blade geometry in the wind turbine is NACA 6512-43, and various degrees of the wind turbine accelerator were adopted. Numerical models are used for the analysis with CFD program of Ansys fluent and RNG k-e turbulence model was used. Rotational speed value of the wind turbine in analysis condition were obtained by the experiment. When the wind turbine accelerator is equipped, exit velocity of wind turbine accelerator tended to increases. Also RPM of wind turbine is increase. And maximum RPM appeared that wind turbine accelerator in degree 60° is equipped.

The lay outs in this thesis is based on basic theories and the test the performance of the product by wind tunnel test and vehicle test. Furthermore, in order to find out the effect of structure change on hub which is one of the components of wind turbine, I compared the actual performance between the existing model and the modified model thoroughly. To improve the performance of wind turbine, I modify the structure of the hub and analysing base model and modify model by using Star-CCM+. As a result, I found out the wing-shaped hub used model stablizes the spin in shorter time than existing model. Therefore, with the optimal blade selection, the structure modification on hub is a considerable variable on wind turbine design which is aiming better performance.

본 연구는 해상용 부이(bouy)의 전원공급용 풍력 발전기 개발하였으며, 이는 특허 기술 및 SVAWT 모델 개발의 다양한 경험을 바탕으로 실시되었다. 구조 및 진동 안전성의 확인을 위한 방법으로 자체 개발한 디자인 프로그램과 첨단 공학 기술, 전산 유체 역학, 유한 요소법 및 전산 구조 역학이 사용되었다. 특별 로딩 및 해양 부이의 동적 움직임을 유도해서 파도에 의한 진동 조건으로도 간주되었다. 이 디자인은 특별 설계되었고, 특허 에어포일 형상은 테스트를 거쳐 바다 부이의 제한된 설치 공간에 따라 최대 출력을 얻는데 적용되었다. 여러 SVAWT 모델이 구축 되었으며 실제로 부이에 장착되어 바다에서 테스트 중이다.

본 연구에서는 바람의 방향이 시시각각 변하고 바람의 세기가 해양이나 고지대에 비하여 낮은 도심지역에 적합한 수직축 고효율 풍력발전시스템에 적용할 블레이드의 형상제안 및 정지기동특성에 대한 이차원해석을 하였다. 해석에 사용된 블레이드 형태는 NACA airfoil(NACA 2312)을 기본으로 하고, 변형된 모델들에 대해 조사하였다. 그 결과 일반적으로 풍속이 증가함에 따라서 토크 값은 지수함수의 형태와 유사하게 증가함을 알 수 있었다. 또한 6케이스 중 플랩이 없는 블레이드 2 타입이 가장 높은 토크값을 나타내었으며, 블레이드 1 타입의 경우는 30° 플랩을 부착한 경우가 가장 우수하였다.

이 연구에서는 풍력-태양광 하이브리드 가로등 구조물에 대한 동적 응답을 계측하여, 서로 다른 터빈을 적용하였을 때의 진동 특성 및 공진현상을 비교하였다. 2엽 및 3엽 풍력터빈을 적용하였으며, 하이브리드 가로등이 가지고 있는 진동 특성은 가동 중인 조건에서의 동특성과 가진력을 비교하여 분석하였다. 최근 제안된 방법을 통해 가속도 계측자료를 이용하여 변위 응답을 추정하였고, 2엽 풍력터빈을 적용한 경우 동적 변위 응답의 진폭은 공진 하의 조건에서 4~6cm 범위에 있고, 3엽 풍력터빈을 적용한 경우에는 공진이 발생하지 않아 변위는 2mm 이내로 제한됨을 알 수 있었다.