난류 모델에 따른 다운윈드형 풍력터빈 발전 성능 예측

김성환; 김익태

doi:10.14801/jkiit.2019.17.3.135

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김성환 (전남대학교) 김익태 (조선이공대학교)

저널정보: 한국정보기술학회 한국정보기술학회논문지 한국정보기술학회논문지 제17권 제3호(JKIIT, Vol.17, No.3)

발행연도: 2019.3

수록면: 135 - 142 (8page)

DOI: 10.14801/jkiit.2019.17.3.135

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신재생 에너지 자원 중 풍력은 투자 대비 전력 생산량이 높으며, 유해 배출물이 없다는 점에서 가장 유망한 에너지 자원 중 하나이다. 최근 주거용 발전 에너지의 관심이 많아 본 연구에서는 300W급 다운윈드형 소형풍력터빈을 개발하고자 한다. 풍속 10㎧에서 300W 발전이 가능한 블레이드를 설계하고, 풍력터빈의 발전 성능검증을 위하여 ANSYS CFX를 사용하여 유동해석을 하였다. k-ε, k-ω, SST 난류 모델에 따라 블레이드에서의 토크 변화를 확인하였다. 블레이드 회전 속도와 산출된 토크로부터 기계적인 출력을 계산하였다. 난류 모델에 따른 토크, 출력, 주속비(λ)와 출력계수(Cp)에 대한 값을 확인하였다. 최대 토크와 출력, 출력계수는 k-ε, k-ω, SST 순으로 나타났으며, 3가지 난류 모델 모두에서 10㎧에서 300W급 성능을 검증하였다. k-ε은 주속비 5.860에서 출력계수 0.267, k-ω는 주속비 5.933에서 0.259, SST는 주속비 6.347에서 0.258을 확인하였다.

#small wind turbine #horizontal axis wind turbine #downwind #CFD #turbulence model

참고문헌 (9)

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A. Messineo / 2012 / Evaluating the Performances of Small Wind Turbines : A Case Study in the South of Italy / Energy Procedia 16:137~145

A. Ernesto / 2019 / Advanced methodology for feasibility studies on buildingmounted wind turbines installation in urban environment : Applying CFD analysis / Energy 167:181~188

S. Keith / 2013 / Small wind turbines in turbulent(urban)environments : A consideration of normal and Weibull distributions for power prediction / Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 121:70~81

김종호 / 2013 / 유동해석을 통한 수직축 풍력발전 터빈의 성능 예측 / 대한기계학회논문집 B 37(4):423~429

이달호 / 2018 / ANSYS 프로그램을 이용한 풍력발전에 관한 연구 / 한국정보전자통신기술학회 논문지 11(5):565~571

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