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학술저널
저자정보
Hyungki Shin (Korea Institute of Energy Research) Jiwoong Park (Doosan Heavy Industries & Construction) Soogab Lee (Seoul National University)
저널정보
한국항공우주학회 International Journal of Aeronautical and Space Sciences International Journal of Aeronautical and Space Sciences Volume.18 Number.1
발행연도
2017.3
수록면
17 - 27 (11page)
DOI
10.5139/IJASS.2017.18.1.17

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The treatment of rotor wake has been a critical issue in the field of the rotor aerodynamics. This paper presents a new free wake model for the unsteady analysis for a wind turbine. A blade-wake-tower interaction is major source of unsteady aerodynamic loading and noise on the wind turbine. However, this interaction can not be considered in conventional free wake model. Thus, the free wake model named Finite Vortex Element (FVE hereafter) was devised in order to consider the interaction effects. In this new free wake model, the wake-tower interaction was described by dividing one vortex filament into two vortex filaments, when the vortex filament collided with a tower. Each divided vortex filaments were remodeled to make vortex ring and horseshoe vortex to satisfy Kelvin’s circulation theorem and Helmholtz’s vortex theorem. This model was then used to predict aerodynamic load and wake geometry for the horizontal axis wind turbine. The results of the FVE model were compared with those of the conventional free wake model and the experimental results of SNU wind tunnel test and NREL wind tunnel test under various inflow velocity and yaw condition. The result of the FVE model showed better correlation with experimental data. It was certain that the tower interaction has a strong effect on the unsteady aerodynamic load of blades. Thus, the tower interaction needs to be taken into account for the unsteady load prediction. As a result, this research shows a potential of the FVE for an efficient and versatile numerical tool for unsteady loading analysis of a wind turbine.
#free wake model #finite vortex element #load control #blade #tip vortex

목차

Abstract
1. Introduction
2. Methods of Approach
3. Experiment set up
4. Result and Discussion
5. Conclusions
References

참고문헌 (27)

참고문헌 신청
Hansen, K. S., Barthelmie, R. J., Jensen, L. E. and Sommer, A., “The Impact of Turbulence Intensity and Atmospheric Stability on Power Deficits due to Wind Turbine Wakes at Horns Rev Wind Farm”, Wind Energy, Vol. 15, 2012, pp. 183-196. Gaumond, M., Rethore, P. E., Bechmann, A., Ott, S., Larsen, G. C., Pena Diaz, A. and Kurt, K. S., “Benchmarking of Wind Turbine Wake Models in Large Offshore Wind Farms”, The Science of Making Torque from Wind, Oldenburg, 2012. Hansen, A. V. and Butterfield, C. P., “Aerodynamics of Horizontal-Axis Wind Turbines”, Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 25, 1993, pp. 115-149. Duque, E. P. N., Van Dam, C. P. and Hughes, S. C., “Navier-Stokes Simulations of the NREL Combined Experiment Phase II Rotor”, European Wind Energy Conference, Nice, France, 1999. Montgomerie, B., “The Need for more Measurements”, Proceedings of the 4th International Energy Agency(IEA) Aerodynamics Symposium, Rome, Italy, 1990.

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