기하학적 비선형성을 고려한 대형 풍력터빈 복합재 블레이드의 공탄성 해석 = Aeroelastic analysis of large wind turbine composite blades considering geometric structural nonlinearity

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BEM 이론과 2차원 준정상 공기력 이론을 이용한 대형 복합재 풍력터빈 로터 블레이드의 공탄성 특성을 연구 수행하였다. BEM 이론의 경우 Prandtl의 익단손실 보정 모델을 적용하였다. 2차원 준정상 공기력에서 또한 익단손실 효과가 적용되었으며, 적용된 익단손실 모델은 Prandtl 모델과는 차이가 있다. 기하학적 비선형성을 고려하기 위하여 대변형 보 이론을 이용한 유한요소법이 사용되었으며, 워핑 변형이 포함된 복합재 상자형 보의 단면 유효 상수는 재정의된 단면 유한요소법으로부터 결정된다. 5MW급 풍력터빈의 정적 공탄성 해석은 정적 평형 상태에서의 처짐을 예측하기 위하여 수행되었다. 2차원 준정상 공기력 이론을 적용한 정적 평형 상태에서의 처짐량을 BEM 모델을 적용한 처짐량의 결과와 비교하였다. 또한, 공력탄성학적 안정성을 고려하기 위하여 비정상 공기력과 구조 모델의 연계를 통하여 동적 공탄성 해석을 수행하였다. 이러한 안정성을 예측하기 위해서 공력탄성학적 감쇠와 진동수를 구하였다. 이러한 공력탄성학적 안정성 해석을 통하여 더 효율적인 대형 풍력터빈 블레이드의 설계가 가능할 것으로 사료된다. 또한, 본 연구는 블레이드의 제작과정 이전에 공탄성 해석을 통하여 블레이드의 처짐량 예측과 공력탄성학적 안정성 예측을 수행함으로써 블레이드의 시험 비용, 제작 비용을 감소시킬 수 있을 것으로 사료된다.
Advisors
이인researcherLee, Inresearcher
Description
한국과학기술원 : 항공우주공학전공,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2010
Identifier
419091/325007  / 020083468
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 항공우주공학전공, 2010.2, [ viii, 94 p. ]

Keywords

비정상 공기력; 대변형 보 이론; 공탄성; 풍력터빈; 깃 요소 운동량 이론; BEMT; unsteady aerodynamics; large deflection beam theory; aeroelasticity; Wind turbine

URI
http://hdl.handle.net/10203/26459
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=419091&flag=dissertation
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AE-Theses_Master(석사논문)
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