Good agreement with Exp - 풍력터빈 블레이드 설계

Comparison of lift coefficients calculated by X-FOIL with experiments

AOA

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

NACA 63(3)-418(X-foil, Re=3,000,000)

NACA 63(3)-418 (Experiment, Re=3,000,000) NACA 63(2)-415(Experiment, Re=3,000,000) NACA 63(3)-415(X-foil, Re=3,000,000)

 두 결과가 실속 전 해당 받음각 영역 내에서 상당히 잘 일치하고 있음.

 로터 블레이드 설계 및 성능해석 과정에서 X-Foil에 의한 수치해석 데이터를 사 용하여도 충분한 신뢰성을 확보할 수 있을 것이라 사료.

 이를 통해 신속하게 다양한 익형의 공력특성 데이터를 확보할 수 있고 설계자는 상당히 효율 적으로 설계를 진행할 수 있음.

 보통 익형의 양력계수 값이 상승한다고 하더라도 양력계수의 증가분 보다 항력계 수의 증가분이 더 크다면 양력과 항력의 비로 나타내어지는 익형의 양항비는 양력 계수가 상승함에도 불구하고 오히려 감소하는 경우가 발생.

 정확한 익형의 공력성능을 예측하기 위해서는 블레이드 국부 위치에서의 익형 공 력특성을 양항비로 나타낼 필요성이 있음.

 블레이드 성능에 큰 영향을 미치는 허브로부터 70% ~ 100%까지 범위 내의 양 항비는 반드시 100 이상 에서 결정될 수 있도록 하는 점이 우수한 출력성능 확보 를 위해 중요.

Comparison of lift to drag ratios, calculated by X-Foil

AOA

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

Lift to Drag Ratio

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160

NACA 63415 NACA 63418 DU93W2-210 DU91W2-250 FFA W-301

 각각의 블레이드 국부 위치에서의 양항비는 FFA 익형을 제외하고 설정 받음 각 의 범위 내에서 모두 100을 넘는 값을 가짐.

 FFA 익형의 양항비가 100을 넘지 못하는 이유는 블레이드의 공력 성능에 기여하 는 영역에 적용될 익형이 아니라, 블레이드와 허브의 구조적인 연결부분의 지지 익형으로 적용되기 때문에 양항비가 다른 익형들에 비해 다소 낮은 경향을 나타냄.

 지지 익형인 FFA의 양항비가 거의 100에 근접.

 날개 끝 70% ~ 100% 범위에서 익형의 양항비는 거의 140에 육박하는 수치를 나타내고 있음.

 이러한 조합의 익형을 사용하면 전체적으로 상당히 우수한 성능을 가지는 이상적 인 블레이드 설계가 가능 할 것이라 사료.

 상기 기술한 BEMT 모델의 적용에 의해 최종적으로 설계된 3차원 로터 블레이드 형상을 바탕으로 가시적 이해를 돕기 위해 너셀, 타워, 스피너(spinner), 허브 등의 구조적 요소를 포함하는 1MW 풍력터빈 전체 시스템 3차원 모델링을 수행.

Summarization of 1MW HAWT design parameters

Isometric view of 3D rotor model

Full 3D FIL-1000 wind turbine system modeling

문서에서 풍력터빈 블레이드 설계 (페이지 55-64)