KR102197679B1 - Blade of vertical axis wind turbine with longitudinal strips to increase aerodynamic performanc - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수직축 풍력발전기의 날개에 소정 높이의 종방향 스트립을 횡방향을 따라 일정 간격으로 다수 형성함으로써, 특히 실속 이후의 영역에서 공력 성능을 크게 향상시킬 수 있는 수직축 풍력발전기의 날개에 관한 것이다.The present invention relates to a blade of a vertical shaft wind turbine capable of greatly improving aerodynamic performance, particularly in a region after stall, by forming a plurality of longitudinal strips having a predetermined height on a blade of a vertical shaft wind turbine at a predetermined interval along the horizontal direction.
최근 10년 동안 재생에너지에 대한 관심이 급증하여 풍력 에너지에 대한 연구가 증가하고 있다. 풍력 발전은 수평축 풍력 발전기(HAWT; horizontal axis wind turbine)과 수직축 풍력 발전기(VAWT; vertical axis wind turbine)로 분류되고, 최근까지 주로 HAWT에 연구의 초점이 맞춰져왔다. 이는 대부분의 풍력 발전이 HAWT로 구성되는 풍력 단지에서 이루어지고, 대부분의 풍력 발전 시설이 주로 HAWT이기 때문이다.In the last 10 years, interest in renewable energy has increased rapidly, and research on wind energy is increasing. Wind power generation is classified into a horizontal axis wind turbine (HAWT) and a vertical axis wind turbine (VAWT), and until recently, the research focus has been mainly focused on HAWT. This is because most of the wind power generation is done in a wind farm consisting of HAWT, and most of the wind power generation facilities are mainly HAWT.
그러나 많은 장점에도 불구하고 HAWT에 의한 대규모 풍력 발전이 큰 투자비와 설치 공간을 필요로 하는 제약이 있다.However, despite many advantages, large-scale wind power generation by HAWT has limitations that require a large investment cost and installation space.
그리하여 최근에는 HAWT에 비하여 소규모로 발전될 수 있는 VAWT에 관한 요구가 증가하고 있으며, VAWT에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. VAWT는 다양한 장점을 가지고 있다. 먼저 VAWT는 HAWT에 비하여 낮은 제작비용과 유지비용이 요구되고, 날개의 형상도 단순한 직선의 형태이어서 제작공정을 줄일 수 있다. 게다가 VAWT는 표면 가까이의 작은 크기로 인하여 작동 소음이 작고, 접근성이 뛰어나며, 회전방향에 상관없이 일정한 중력에 노출되어 있어서 주기적인 중력 변화에 따른 피로 응력이 발생하지 않으므로 구조적으로 훨씬 안정적이다.Therefore, in recent years, there is an increasing demand for VAWT that can be developed on a smaller scale compared to HAWT, and studies on VAWT are also actively progressing. VAWT has a number of advantages. First, VAWT requires lower manufacturing cost and maintenance cost compared to HAWT, and the shape of the wing is also a simple straight line, so the manufacturing process can be reduced. In addition, because of its small size close to the surface, VAWT has low operating noise, excellent accessibility, and is exposed to constant gravity regardless of the rotation direction, so it is structurally more stable because fatigue stress does not occur due to periodic changes in gravity.
하지만 VAWT의 끝단 속도비(Tip speed ratio, TSR)가 낮은 경우에 넓은 회전각의 범위에서 실속이 발생하여 발전 효율이 크게 감소하는 문제점이 있었다.However, when the tip speed ratio (TSR) of the VAWT is low, there is a problem in that power generation efficiency is greatly reduced because stall occurs in a wide range of rotation angles.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수직축 풍력발전기의 날개의 표면에 횡방향을 따라 일정 간격으로 소정 높이의 종방향 스트립을 다수 형성함으로써, 특히 실속 이후의 영역에서 공력 성능을 크게 향상시킬 수 있는 수직축 풍력발전기의 날개를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and by forming a plurality of longitudinal strips having a predetermined height at regular intervals along the transverse direction on the surface of the wing of a vertical axis wind turbine, in particular, aerodynamic performance is greatly improved in the area after stall. Its purpose is to provide a vertical axis wind turbine blade that can be used.
또한, 넓은 TSR의 범위에서 실속을 제어할 수 있는 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개를 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, there is another object to provide a blade of a vertical axis wind turbine having a longitudinal strip capable of controlling stall in a wide TSR range.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개는, 수직축 풍력발전기의 중심축으로부터 외측으로 연장되는 수평바에 형성되는 날개에 있어서, 날개의 표면에는 소정 높이의 종방향 스트립이 횡방향을 따라 일정 간격으로 다수 형성되고, 층류 또는 천이 영역에서는 상기 종방향 스트립의 코너에서 발생하는 코너 보텍스가 상기 날개 표면에 모멘텀을 공급하여 상기 날개에서 부착 유동을 유지하거나 유동의 재부착을 이루며, 난류 영역에서는 상기 종방향 스트립의 모서리에서 발생하는 유동방향 보텍스가 상기 날개 표면에 모멘텀을 공급하여 유동 박리를 억제한다.A blade of a vertical axis wind turbine having a longitudinal strip according to the present invention for achieving the above object is a blade formed on a horizontal bar extending outward from the central axis of the vertical axis wind turbine, wherein the surface of the blade has a predetermined height. A number of longitudinal strips are formed at regular intervals along the transverse direction, and in a laminar flow or transition region, a corner vortex generated at the corner of the longitudinal strip supplies momentum to the wing surface to maintain adhesion flow at the wing or Reattachment is achieved, and in the turbulent flow region, the flow direction vortex generated at the edge of the longitudinal strip supplies momentum to the wing surface to suppress flow separation.
상기 코너 보텍스는 상기 종방향 스트립으로부터 멀어지는 횡방향으로 이동하고, 상기 종방향 스트립의 높이는 종방향 스트립이 없는 날개에서의 경계층의 두께보다 작으며, 유동의 재부착 라인은 횡방향으로 “∪”자 형상이고, 레이놀즈수가 증가함에 따라 상기 종방향 스트립의 높이는 감소할 수 있다.The corner vortex moves in a transverse direction away from the longitudinal strip, the height of the longitudinal strip is less than the thickness of the boundary layer in the wing without the longitudinal strip, and the reattachment line of the flow is “∪” in the transverse direction. Shape, and as the Reynolds number increases, the height of the longitudinal strip may decrease.
상기 종방향 스트립의 높이는 정체점에서부터 x/c=0.6까지 일정하다가 뒷전으로 갈수록 점차 감소할 수 있고, 상기 종방향 스트립은 x/c=0.6에서부터 뒷전으로 갈수록 유동방향을 따라 중간 중간에 형성되지 않고 끊어질 수 있다.The height of the longitudinal strip is constant from the stagnation point to x/c=0.6 and then gradually decreases toward the trailing edge, and the longitudinal strip is not formed in the middle along the flow direction from x/c=0.6 to the trailing edge. It can be broken.
본 발명은 수직축 풍력발전기의 날개의 표면에 횡방향을 따라 일정 간격으로 소정 높이의 종방향 스트립을 다수 형성함으로써, 구조가 간단하고, 외부 전원이 전혀 필요없을 뿐 아니라 실속 이후의 영역에서 공력 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In the present invention, by forming a plurality of longitudinal strips having a predetermined height at regular intervals along the transverse direction on the surface of the wing of a vertical axis wind turbine, the structure is simple, no external power is required, and aerodynamic performance is improved in the area after stall. There is an effect that can be greatly improved.
또한, 본 발명은 넓은 TSR의 범위에서 실속을 제어할 수 있으며, 특히 낮은 TSR의 영역에서 공력 성능을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.In addition, the present invention can control stall in a wide TSR range, and particularly has an effect of improving aerodynamic performance in a low TSR range.
도 1은 본 발명에 따른 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개가 회전할 때의 자유물체도.
도 2는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기의 날개가 회전할 때의 운동학적 개략도.
도 3은 수직축 풍력발전기 날개의 방위각에 따른 받음각의 변화를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개에 대한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기의 날개에 대한 공력을 측정하기 위한 2차원 실험장치의 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기에서 토크를 측정하기 위한 실험장치의 개략도.
도 7은 NACA0018의 Re=150,000에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 받음각에 따른 양력계수(CL)와 항력계수(CD)의 변화를 나타낸 그래프.
도 8은α=5°에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면.
도 9는 α=12°에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면.
도 10은 α=14°에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면.
도 11은 ReD=60,000과 ReD=80,000에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 TSR에 따른 VAWT의 평균 토크계수(CT)의 변화를 나타낸 그래프.
도 12는 ReD=60,000과 ReD=80,000에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 TSR에 따른 VAWT의 평균 성능계수(CP)의 변화를 나타낸 그래프.
도 13은 본 발명에 따른 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개에 대한 개략도.
도 14는 본 발명에 따른 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개에 대한 실험장치의 개략도.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기의 날개 주위의 유동을 측정하기 위한 PIV 측정장치의 개략도.
도 17은 레이놀즈수(Re) 60,000이고, 받음각(α) 12°일때의 양력계수 윤곽선을 나타낸 도면.
도 18은 Re=60,000과 Re=180,000에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 받음각에 따른 양력계수(CL)와 항력계수(CD)의 변화를 나타낸 그래프.
도 19는 Re=60,000과 Re=180,000에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 항력계수에 따른 양력계수의 변화를 나타낸 그래프.
도 20은 Re=60,000과 α=9°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면.
도 21은 Re=60,000과 α=11°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면.
도 22는 Re=60,000과 α=12°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면.
도 23은 Re=60,000과 α=12°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 평균 유동방향 속도의 윤곽선과 속도 벡터를 나타낸 도면.
도 24는 Re=60,000과 α=12°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 압력 분포를 나타낸 그래프.
도 25는 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 앞전 근처인 x/c=0.033에서의 속도 벡터를 나타낸 도면.
도 26은 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우의 순간 속도 벡터를 나타낸 도면.
도 27은 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 x/c=0.033, 0.05, 0.067 및 0.1에서의 평균 속도장으로부터 얻어진 코너 보텍스의 중심 위치를 나타낸 도면.
도 28은 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 z/c=0, -0.02, -0.045 및 -0.07에서의 레이놀즈 전단 응력 윤곽선을 나타낸 도면.
도 29는 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 재부착 후인 x/c=0.133, 0.2 및 0.267에서의 평균 유동방향 와도 윤곽선을 나타낸 도면.
도 30은 실속이 발생하는 받음각에서 종방향 스트립에 의하여 공력 성능이 향상되는 메카니즘을 나타낸 개략도.
도 31은 날개의 상면에 형성되는 종방향 스트립의 길이에 다른 양력계수와 항력계수의 변화를 나타낸 그래프.1 is a free body view when the blades of a vertical axis wind turbine having a longitudinal strip according to the present invention rotate.
Figure 2 is a schematic kinematic view when the blade rotates of the vertical axis wind turbine according to the present invention.
3 is a graph showing the change in angle of attack according to the azimuth angle of the vertical axis wind turbine blade.
Figure 4 is a schematic view of the blade of the vertical axis wind turbine is formed with a longitudinal strip according to the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram of a two-dimensional experimental apparatus for measuring the aerodynamic force of the vertical axis wind turbine blade according to the present invention.
6 is a schematic diagram of an experimental apparatus for measuring torque in a vertical axis wind turbine according to the present invention.
7 is a graph showing the change of the lift coefficient (C L ) and drag coefficient (C D ) according to the angle of attack when the longitudinal strip is formed and when the longitudinal strip is not formed at Re=150,000 of NACA0018.
8 is a view showing the visualization of the blade surface flow when a longitudinal strip is formed and when a longitudinal strip is not formed at α=5°.
9 is a view showing the visualization of the flow of the blade surface when a longitudinal strip is formed and when a longitudinal strip is not formed at α=12°.
10 is a view showing the visualization of the flow of the blade surface when a longitudinal strip is formed and when a longitudinal strip is not formed at α=14°.
11 is a graph showing the change of the average torque coefficient (C T ) of VAWT according to the TSR when the longitudinal strip is formed and when the longitudinal strip is not formed at Re D =60,000 and Re D =80,000.
12 is a graph showing the change in the average coefficient of performance (C P ) of VAWT according to the TSR when the longitudinal strip is formed and when the longitudinal strip is not formed at Re D =60,000 and Re D =80,000.
13 is a schematic view of the blades of the vertical axis wind turbine formed with a longitudinal strip according to the present invention.
14 is a schematic diagram of an experimental apparatus for a blade of a vertical axis wind turbine having a longitudinal strip according to the present invention.
15 and 16 are schematic diagrams of a PIV measuring device for measuring the flow around the blades of a vertical axis wind turbine according to the present invention.
17 is a view showing the contour of the lift coefficient when the Reynolds number (Re) is 60,000 and the angle of attack (α) is 12°.
18 is a graph showing the change of the lift coefficient (C L ) and drag coefficient (C D ) according to the angle of attack when the optimum longitudinal strip is formed and when the strip is not formed at Re=60,000 and Re=180,000.
19 is a graph showing the change of the lift coefficient according to the drag coefficient when the optimum longitudinal strip is formed and when Re=60,000 and Re=180,000 are not formed.
20 is a view showing the visualization of the flow of the blade surface when the optimum longitudinal strip is formed and not formed at Re=60,000 and α=9°.
21 is a view showing the visualization of the flow of the blade surface when the optimum longitudinal strip is formed and not formed at Re=60,000 and α=11°.
22 is a view showing the visualization of the flow of the wing surface when the optimum longitudinal strip is formed and not formed at Re=60,000 and α=12°.
Fig. 23 is a view showing the contours and velocity vectors of the average flow direction velocity when the optimum longitudinal strip is formed and not formed at Re=60,000 and α=12°.
24 is a graph showing the pressure distribution of the blade surface when the optimum longitudinal strip is formed and not formed at Re=60,000 and α=12°.
25 is a view showing the velocity vector at x/c=0.033 near the leading edge when Re=60,000, α=12° and the optimal longitudinal strip is formed.
26 is a diagram showing an instantaneous velocity vector when Re=60,000, α=12° and an optimal longitudinal strip are formed.
Fig. 27 is a view showing the center position of the corner vortex obtained from the average velocity fields at x/c = 0.033, 0.05, 0.067 and 0.1 when Re = 60,000, α = 12° and an optimal longitudinal strip is formed.
Fig. 28 shows Reynolds shear stress contours at z/c = 0, -0.02, -0.045 and -0.07 when Re=60,000, α=12° and optimal longitudinal strips are formed.
29 is a view showing the average flow direction vorticity contours at x/c=0.133, 0.2 and 0.267 after reattachment when Re=60,000, α=12° and optimal longitudinal strips are formed.
Fig. 30 is a schematic diagram showing a mechanism by which aerodynamic performance is improved by a longitudinal strip at an angle of attack at which stall occurs.
31 is a graph showing the change of the lift coefficient and drag coefficient different from the length of the longitudinal strip formed on the upper surface of the wing.
본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.In describing a preferred embodiment of the present invention in detail, a detailed description will be omitted when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기의 날개가 회전할 때의 자유물체도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기의 날개가 회전할 때의 운동학적 개략도이다.1 is a free body diagram when the blades of a vertical axis wind turbine according to the present invention rotate, and FIG. 2 is a schematic kinematic view when the blades of a vertical axis wind turbine according to the present invention rotate.
수직축 풍력발전기의 날개가 회전할 때에 날개가 자유 유동(freestream)과 간섭하므로 유효 자유 유동(Ueff)이 형성되며, 유효 자유 유동과 같은 방향으로 항력(D)이 발생하고, 유효 자유 유동에 수직한 방향으로 양력(L)이 발생한다.When the blade of a vertical axis wind turbine rotates, the blade interferes with the freestream, so an effective free flow (U eff ) is formed, and drag (D) is generated in the same direction as the effective free flow, and is perpendicular to the effective free flow. Lift (L) is generated in one direction.
수직축 풍력발전기에서 생성된 전력은 [수학식 1]을 통해 계산될 수 있다.The power generated by the vertical axis wind turbine can be calculated through [Equation 1].
[수학식 1][Equation 1]
발전계수(P)는 공력 성능(L, D)과 날개의 회전에 따라 변화하는 받음각(α)에 의하여 결정된다. 이때, 공력 성능은 받음각의 함수이고, N은 회전수, R은 중심축에서 날개까지의 거리, ω는 회전하는 날개의 각속도, f는 마찰력이다.The power generation coefficient (P) is determined by the aerodynamic performance (L, D) and the angle of attack (α) that changes with the rotation of the blade. At this time, the aerodynamic performance is a function of the angle of attack, N is the number of revolutions, R is the distance from the central axis to the blade, ω is the angular velocity of the rotating blade, and f is the frictional force.
도 2의 운동학적 개략도로부터 방위각(θ)과 받음각(α) 사이의 관계가 유도되고, [수학식 2] 내지 [수학식 5]를 통하여 그 관계를 알 수 있다.The relationship between the azimuth angle (θ) and the angle of attack (α) is derived from the kinematic schematic diagram of FIG. 2, and the relationship can be known through [Equation 2] to [Equation 5].
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
[수학식 4][Equation 4]
[수학식 5][Equation 5]
도 3은 수직축 풍력발전기 날개의 방위각에 따른 받음각의 변화를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the change of the angle of attack according to the azimuth angle of the vertical axis wind turbine blade.
방위각과 받음각 사이의 관계는 VAWT의 끝단 속도비(TSR, λ)로 제시된다. TSR이 감소함에 따라 한 사이클에서 날개가 겪는 받음각의 크기는 더 커진다. 붉은 점선은 고정된 날개(NACA0018)의 실속각을 나타낸 것이다. 결과적으로 TSR이 낮아질수록 날개는 넓은 방위각에서 실속을 경험하게 된다. 즉, 낮은 TSR의 경우에 VAWT의 전력 발생 효율이 감소함을 알 수 있다. 게다가 동력학적으로 발생된 실속은 진동과 소음 문제를 발생시킨다. 그러므로 VAWT의 효율을 증가시키기 위하여 특히 낮은 TSR의 영역에서 날개의 실속을 제어하는 것이 매우 중요하다.The relationship between the azimuth and the angle of attack is presented as the end velocity ratio (TSR, λ) of the VAWT. As the TSR decreases, the magnitude of the angle of attack experienced by the wing in one cycle increases. The red dotted line shows the stall angle of the fixed wing (NACA0018). As a result, the lower the TSR, the more the wing experiences stall in a wide azimuth. That is, it can be seen that the power generation efficiency of VAWT decreases in case of low TSR. In addition, the dynamically generated stall causes vibration and noise problems. Therefore, in order to increase the efficiency of VAWT, it is very important to control the stall of the blade, especially in the low TSR region.
도 4는 본 발명에 따른 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개에 대한 개략도이다.Figure 4 is a schematic view of the blades of the vertical axis wind turbine is formed with a longitudinal strip according to the present invention.
본 발명에 따른 공력 성능 향상을 위한 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개는, 수직축 풍력발전기의 중심축으로부터 외측으로 연장되는 수평바에 형성되는 날개에 있어서, 날개의 표면에는 소정 높이의 종방향 스트립(10)이 횡방향을 따라 일정 간격으로 다수 형성되고, 층류 또는 천이 영역에서는 종방향 스트립(10)의 코너에서 발생하는 코너 보텍스가 상기 날개 표면에 모멘텀을 공급하여 상기 날개에서 부착 유동을 유지하거나 유동의 재부착을 이루며, 난류 영역에서는 종방향 스트립(10)의 모서리에서 발생하는 유동방향 보텍스가 상기 날개 표면에 모멘텀을 공급하여 유동 박리를 억제할 수 있다. 상기 수평바는 낮은 공력 저항을 가지는 가느다란 단면을 지닌다.The blades of a vertical axis wind turbine having a longitudinal strip for improving aerodynamic performance according to the present invention are blades formed on a horizontal bar extending outward from a central axis of the vertical axis wind turbine, wherein a longitudinal strip having a predetermined height on the surface of the blade (10) A number of are formed at regular intervals along the transverse direction, and in the laminar flow or transition region, a corner vortex generated at the corner of the
이때, 날개는 대칭형 익형(airfoil) NACA0018이고, 익형 길이(c; chord length)는 94㎜이며, 익형의 높이(H)은 400㎜이고, 회전 반경(R)은 150㎜이다. 종방향 스트립의 높이, 폭, 간격 및 길이는 각각 h, w, s 및 l로 나타내고, 최적 종방향 스트립의 형상은 h/c≒0.003, w/c≒0.03 및 s/c≒0.15이다.At this time, the blade is a symmetrical airfoil NACA0018, the airfoil length (c; chord length) is 94mm, the height (H) of the airfoil is 400mm, and the turning radius (R) is 150mm. The height, width, spacing and length of the longitudinal strip are denoted by h, w, s and l, respectively, and the optimal longitudinal strip shapes are h/c≒0.003, w/c≒0.03 and s/c≒0.15.
상기 코너 보텍스는 종방향 스트립(10)으로부터 멀어지는 횡방향으로 이동하고, 종방향 스트립(10)의 높이는 종방향 스트립이 없는 날개에서의 경계층의 두께보다 작으며, 레이놀즈수가 증가함에 따라 종방향 스트립(10)의 높이는 감소한다.The corner vortex moves in a transverse direction away from the
또한, 종방향 스트립의 높이는 유동방향을 따라 일정하거나 변할 수 있으며, 종방향 스트립의 높이는 앞전 또는 정체점(stagnation point)에서부터 x/c=0.6까지 일정하다가 뒷전(trailing edge)으로 갈수록 점차 감소할 수 있고, 종방향 스트립은 x/c=0.6에서부터 뒷전으로 갈수록 유동방향을 따라 중간 중간에 형성되지 않고 끊어질 수 있다.In addition, the height of the longitudinal strip may be constant or varied along the flow direction, and the height of the longitudinal strip may be constant from the leading edge or stagnation point to x/c = 0.6, and then gradually decrease toward the trailing edge. In addition, the longitudinal strip can be broken without being formed in the middle along the flow direction from x/c=0.6 to the trailing edge.
도 5는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기의 날개에 대한 공력을 측정하기 위한 2차원 실험장치의 개략도이다.5 is a schematic diagram of a two-dimensional experimental apparatus for measuring aerodynamic force of a vertical axis wind turbine according to the present invention.
실험장치는 밀폐형 윈드 터널로서, 높이가 900㎜이고, 폭이 900㎜이며, x, y 및 z는 각각 유동방향(종방향), 수직방향 및 횡방향을 나타낸다. 레이놀즈수(Reynolds number)는 유동속도(U), 익형 길이(c) 및 동점성계수(kinematic viscosity)로 정의되고, 본 발명에서 레이놀즈수(Rec)는 60,000, 100,000과 150,000이다.The experimental apparatus is a closed wind tunnel, with a height of 900 mm and a width of 900 mm, and x, y and z represent the flow direction (longitudinal direction), vertical direction and transverse direction, respectively. The Reynolds number is defined as the flow velocity (U), the airfoil length (c), and the kinematic viscosity, and in the present invention, the Reynolds number (Re c ) is 60,000, 100,000 and 150,000.
도 6은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기에서 토크를 측정하기 위한 실험장치의 개략도이다.6 is a schematic diagram of an experimental apparatus for measuring torque in a vertical axis wind turbine according to the present invention.
실험장치는 높이 900㎜와 폭 900㎜인 동일한 밀폐형 윈드 터널이고, 수직축 풍력발전기의 날개는 실험장치의 중앙에 위치하며, 수직축 풍력발전기는 3개의 날개(NACA0018)를 포함한다.The experimental device is the same sealed wind tunnel with a height of 900 mm and a width of 900 mm, the blade of the vertical axis wind turbine is located in the center of the experiment device, and the vertical axis wind turbine includes three blades (NACA0018).
NACA0018 익형(t/c=0.18)은 SD7003 익형(t/c=0.085)보다 더 두껍고, 높은 레이놀즈수(Re=O ×106)에서 상당히 좋은 공력 성능을 나타낸다. 그러나, NACA 익형의 대칭적인 특성 때문에 VAWT와 같은 낮은 레이놀즈수에서도 사용된다. 그러므로 종방향 스트립이 NACA0018과 같은 두꺼운 익형에서도 효과적인지를 살펴보는 것은 흥미로울 것이다.The NACA0018 airfoil (t/c=0.18) is thicker than the SD7003 airfoil (t/c=0.085) and exhibits considerably good aerodynamic performance at high Reynolds number (Re= O × 10 6 ). However, due to the symmetrical nature of the NACA airfoil, it is also used at low Reynolds numbers such as VAWT. Therefore, it will be interesting to see if the longitudinal strip is effective even on thick airfoils such as the NACA0018.
도 7은 NACA0018의 Re=150,000에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 받음각에 따른 양력계수(CL)와 항력계수(CD)의 변화를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the change of the lift coefficient (C L ) and drag coefficient (C D ) according to the angle of attack when the longitudinal strip is formed and when the longitudinal strip is not formed at Re = 150,000 of NACA0018.
실속이후의 영역에서의 불일치는 배경 난류 강도에서의 차이때문이다. 종방향 스트립이 형성된 경우에 실속각이 13°에서 17°로 증가하며, 실속이후의 영역에서의 양력계수와 항력계수는 중요하게 각각 증가하고 감소한다. 반면에 종방향 스트립이 형성된 경우에 실속전의 영역에서의 양력계수는 약간 감소한다.The discrepancy in the post stall region is due to the difference in background turbulence intensity. When the longitudinal strip is formed, the stall angle increases from 13° to 17°, and the lift and drag coefficients in the post-stall region increase and decrease significantly, respectively. On the other hand, when the longitudinal strip is formed, the lift coefficient in the area before stall decreases slightly.
도 8은α=5°(실속전의 영역)에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면이고, 도 9는 α=12°(실속 영역)에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면이며, 도 10은 α=14°(실속후의 영역)에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면이다. 이때, 푸른 점선과 붉은 점선은 각각 박리(separation)와 재부착(reattachment) 위치를 나타낸 것이다.8 is a view showing the visualization of the blade surface flow when a longitudinal strip is formed and not formed at α = 5° (area before stall), and FIG. 9 is a longitudinal strip at α = 12° (stall area). It is a diagram showing the visualization of the wing surface flow when formed and when not formed, and FIG. 10 is a view showing the visualization of the wing surface flow when a longitudinal strip is formed and when a longitudinal strip is formed at α=14° (area after stall). . At this time, the blue dotted line and the red dotted line represent the separation and reattachment positions, respectively.
종방향 스트립이 형성되지 않은 경우에 받음각 α=5°와 α=12°에서 층류 박리 버블(laminar separation bubble)이 앞전(leading edge) 근처에서 형성되고, 받음각이 증가함에 따락 박리는 더 일찍 발생한다. 게다가 받음각이 증가함에 따라 층류 박리 버블의 파열(laminar separation bubble burst)로 인한 갑작스러운 실속(stall)에 의하여 양력계수의 중요한 감소가 발생한다.When the longitudinal strip is not formed, a laminar separation bubble is formed near the leading edge at angles of attack α=5° and α=12°, and delamination occurs earlier as the angle of attack increases. . In addition, as the angle of attack increases, a significant decrease in the lift coefficient occurs due to the sudden stall caused by the laminar separation bubble burst.
반면에 종방향 스트립이 형성된 경우에는 박리 위치가 앞전에 거의 고정된다. 또한, 받음각이 증가함에 따라 재부착 위치가 앞쪽으로 이동한다. 실속이후의 받음각(α=14°)에서 층류 박리 버블의 파열이 발생하지 않고, 실속 받음각을 지연시키면서 실속이후의 영역에서 공력 성능을 향상시킨다. 흥미롭게도 실속전의 받음각에서의 양력계수가 종방향 스트립이 형성된 경우에 약간 감소함에도 불구하고, 실속이후 영역에서의 공력 성능의 향상이 두꺼운 익형에서 종방향 스트립이 효율적임을 보여준다.On the other hand, when the longitudinal strip is formed, the peeling position is almost fixed to the leading edge. Also, as the angle of attack increases, the reattachment position moves forward. Laminar separation bubbles do not rupture at the angle of attack after stall (α=14°), and the aerodynamic performance is improved in the post stall region while delaying the stall angle of attack. Interestingly, although the lift coefficient at the angle of attack before stall slightly decreases when the longitudinal strip is formed, the improvement in aerodynamic performance in the post-stall region shows that the longitudinal strip is effective in a thick airfoil.
도 11은 ReD=60,000과 ReD=80,000에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 TSR에 따른 VAWT의 평균 토크계수(CT)의 변화를 나타낸 것이다.11 shows the change of the average torque coefficient (C T ) of VAWT according to the TSR in the case where the longitudinal strip is formed and when the longitudinal strip is not formed at Re D =60,000 and Re D =80,000.
종방향 스트립이 형성되지 않은 경우에 각속도(ω)가 증가함에 따라 양 레이놀즈수에서 토크계수가 CT=0.1 근처까지 증가하고, 최대 토크가 발생하는 TSR은 2.5∼3이다. 게다가 TSR이 증가함에 따라 발생되는 토크는 감소하고, 레이놀즈수가 증가함에 따라 최대 토크는 약간 감소한다.When the longitudinal strip is not formed, the torque coefficient increases to around C T = 0.1 at both Reynolds numbers as the angular velocity (ω) increases, and the TSR at which the maximum torque occurs is 2.5-3. Moreover, as the TSR increases, the generated torque decreases, and as the Reynolds number increases, the maximum torque decreases slightly.
종방향 스트립이 형성된 경우에 양 레이놀즈수에서 모두 토크계수가 증가하고, ReD=80,000일때 낮은 TSR 영역(TSR＜3)에서 토크계수의 증가가 더욱 분명하다.When the longitudinal strip is formed, the torque coefficient increases at both Reynolds numbers, and when Re D =80,000, the increase of the torque coefficient is more evident in the low TSR region (TSR<3).
도 12는 ReD=60,000과 ReD=80,000에서 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 TSR에 따른 VAWT의 평균 성능계수(CP)의 변화를 나타낸 것이다.12 shows the change in the average coefficient of performance (C P ) of VAWT according to the TSR when the longitudinal strip is formed and when Re D =60,000 and Re D =80,000 is not formed.
종방향 스트립이 형성되지 않은 경우에 낮은 TSR 영역(TSR＜3)에서 레이놀즈수에 대한 의존성이 사라진다. 레이놀즈수가 증가함에 따라 최대 CP는 감소하고, 대응하는 TSR도 감소한다. 낮은 TSR 영역에서 유효 받음각이 증가하여 실속이 발생하고, 공력 성능의 감소를 일으킨다.When the longitudinal strip is not formed, the dependence on the Reynolds number disappears in the low TSR region (TSR<3). As the Reynolds number increases, the maximum C P decreases, and the corresponding TSR decreases. In the low TSR region, the effective angle of attack increases, causing stall and a decrease in aerodynamic performance.
종방향 스트립이 형성된 경우에 실속이 지연되고, 공력 성능이 향상된다. 특히 낮은 TSR 영역에서 공력 성능이 향상된다. ReD=80,000일때 낮은 TSR 영역(TSR=1.8)에서 종방향 스트립의 실속 제어에 의하여 CP는 59％ 더 증가한다.When the longitudinal strip is formed, stall is delayed and aerodynamic performance is improved. In particular, aerodynamic performance is improved in the low TSR region. When Re D =80,000, C P increases by 59% more by stall control of the longitudinal strip in the low TSR region (TSR = 1.8).
도 13은 본 발명에 따른 공력 성능 향상을 위한 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개에 대한 개략도이다.13 is a schematic diagram of a blade of a vertical axis wind turbine having a longitudinal strip for improving aerodynamic performance according to the present invention.
본 발명에 따른 공력 성능 향상을 위한 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개는, 수직축 풍력발전기의 중심축으로부터 외측으로 연장되는 수평바에 형성되는 날개에 있어서, 날개의 표면에는 소정 높이의 종방향 스트립(10)이 횡방향을 따라 일정 간격으로 다수 형성되고, 앞전(leading edge) 근처의 층류 영역에서는 종방향 스트립(10)의 코너에서 발생하는 코너 보텍스가 상기 날개 표면에 모멘텀을 공급하여 유동 박리를 억제하며, 천이 영역에서는 종방향 스트립(10)의 코너에서 발생하는 코너 보텍스가 상기 날개 표면에 모멘텀을 공급하여 상기 날개에서 부착 유동을 유지하거나 재부착을 이루고, 후류인 난류 영역에서는 종방향 스트립(10)의 모서리에서 발생하는 유동방향 보텍스가 상기 날개 표면에 모멘텀을 공급하여 유동 박리를 억제하여 상기 날개에서 주로 부착 유동을 유지할 수 있다.The blades of a vertical axis wind turbine having a longitudinal strip for improving aerodynamic performance according to the present invention are blades formed on a horizontal bar extending outward from a central axis of the vertical axis wind turbine, wherein a longitudinal strip having a predetermined height on the surface of the blade A number of (10) are formed at regular intervals along the transverse direction, and in the laminar flow region near the leading edge, a corner vortex generated at the corner of the
이때, 날개는 익형(airfoil) SD7003이고, 익형 길이(c; chord length)는 300㎜이며, 익형의 폭(b)은 600㎜이다. 종방향 스트립의 높이, 폭, 간격 및 길이는 각각 h, w, s 및 l로 나타낸다.At this time, the blade is airfoil SD7003, the airfoil length (c; chord length) is 300mm, and the width (b) of the airfoil is 600mm. The height, width, spacing and length of the longitudinal strip are denoted by h, w, s and l, respectively.
상기 코너 보텍스는 종방향 스트립(10)으로부터 멀어지는 횡방향으로 이동하고, 종방향 스트립(10)의 높이는 종방향 스트립이 없는 날개에서의 경계층의 두께보다 작으며, 레이놀즈수가 증가함에 따라 종방향 스트립(10)의 높이는 감소한다.The corner vortex moves in a transverse direction away from the
또한, 종방향 스트립의 높이는 유동방향을 따라 일정하거나 변할 수 있으며, 종방향 스트립의 높이는 앞전 또는 정체점(stagnation point)에서부터 x/c=0.6까지 일정하다가 뒷전(trailing edge)으로 갈수록 점차 감소할 수 있고, 종방향 스트립은 x/c=0.6에서부터 뒷전으로 갈수록 유동방향을 따라 중간 중간에 형성되지 않고 끊어질 수 있으며, 날개의 상면에 형성되는 종방향 스트립은 앞전을 지나서 날개의 하면에도 형성될 수 있으며, 날개의 하면에 형성되는 종방향 스트립은 날개의 상면에 형성되는 종방향 스트립의 사이에 형성될 수 있고, 날개의 하면에 형성되는 종방향 스트립의 높이는 앞전 또는 정체점을 지나면서 날개의 상면에서 유동방향을 따라 점차 감소하여 0이 될 수 있으며, 날개의 상면에 형성되는 종방향 스트립의 높이는 앞전 또는 정체점을 지나면서 날개의 하면에서 유동방향을 따라 점차 감소하여 0이 될 수 있다.In addition, the height of the longitudinal strip may be constant or varied along the flow direction, and the height of the longitudinal strip may be constant from the leading edge or stagnation point to x/c = 0.6, and then gradually decrease toward the trailing edge. In addition, the longitudinal strip can be broken without being formed in the middle along the flow direction as it goes from x/c=0.6 to the trailing edge, and the longitudinal strip formed on the upper surface of the wing can be formed on the lower surface of the wing after passing the leading edge. And, the longitudinal strip formed on the lower surface of the wing may be formed between the longitudinal strips formed on the upper surface of the wing, and the height of the longitudinal strip formed on the lower surface of the wing is the upper surface of the wing while passing the leading edge or stagnation point. At, the height of the longitudinal strip formed on the upper surface of the wing may gradually decrease along the flow direction from the lower surface of the wing while passing through the leading edge or stagnation point to become 0.
도 14는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기의 날개에 대한 2차원 실험장치의 개략도이고, 도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기의 날개 주위의 유동을 측정하기 위한 PIV 측정장치의 개략도이다.14 is a schematic diagram of a two-dimensional experimental apparatus for a blade of a vertical axis wind turbine according to the present invention, and FIGS. 15 and 16 are schematic diagrams of a PIV measuring apparatus for measuring the flow around the blade of a vertical axis wind turbine according to the present invention. .
실험장치는 밀폐형 윈드 터널로서, 높이가 900㎜이고, 폭이 900㎜이고, x, y 및 z는 각각 유동방향(종방향), 수직방향 및 횡방향을 나타낸다. 레이놀즈수(Reynolds number)는 유동속도(U), 익형 길이(c) 및 동점성계수(kinematic viscosity)로 정의되고, 본 발명에서 레이놀즈수(Re)는 60,000과 180,000이다.The experimental apparatus is a closed wind tunnel, with a height of 900 mm and a width of 900 mm, and x, y and z represent the flow direction (longitudinal direction), vertical direction and transverse direction, respectively. The Reynolds number is defined as the flow velocity (U), the airfoil length (c), and the kinematic viscosity, and in the present invention, the Reynolds number (Re) is 60,000 and 180,000.
날개 주위의 속도장(velocity field)과 와도장(vorticity field)을 얻기 위하여 디지털 PIV(Particle image velocimetry)를 사용한다.Digital PIV (Particle image velocimetry) is used to obtain the velocity field and vorticity field around the wing.
도 17은 레이놀즈수(Re) 60,000이고, 받음각(α) 12°일때의 양력계수 윤곽선을 나타낸 것이다.17 shows the contours of the lift coefficient when the Reynolds number (Re) is 60,000 and the angle of attack (α) is 12°.
종방향 스트립의 형상을 최적화하기 위하여 RSM(Response surface method)을 사용하고, 최대 양력계수(CL; lift coefficient)는 약 1.11로서, 종방향 스트립이 형성되지 않은 경우의 양력계수(CL)인 0.74보다 50％ 증가한다. 이때, 최적 종방향 스트립의 형상은 h/c≒0.003, w/c≒0.03 및 s/c≒0.15이다. 레이놀즈수와 받음각에 따라서 종방향 스트립의 형상은 변화될 수 있다. 이때, w/c는 h/c의 8∼12인 것이 바람직하다.RSM (Response surface method) is used to optimize the shape of the longitudinal strip, and the maximum lift coefficient (C L ; lift coefficient) is about 1.11, which is the lift coefficient (C L ) when the longitudinal strip is not formed. It is 50% higher than 0.74. At this time, the optimum shape of the longitudinal strip is h/c ≒ 0.003, w/c ≒ 0.03 and s/c ≒ 0.15. Depending on the Reynolds number and angle of attack, the shape of the longitudinal strip can be changed. In this case, w/c is preferably 8 to 12 of h/c.
레이놀즈수가 60,000에서 RSM에 따른 종방향 스트립의 무차원 높이(h/c)는 0.005이하이고, 종방향 스트립의 무차원 폭(w/c)는 0.06이하이며, 종방향 스트립의 횡방향 무차원 설치 간격(s/c)는 0.05∼0.3인 것이 바람직하다. 이때, h/c＞0.005이거나 w/c＞0.06이면 항력계수가 증가하여 공력 성능이 나빠지며, s/c＜0.05이면 코너 보텍스의 생성, 성장 및/또는 진행을 위한 공간이 확보되지 않고, s/c＞0.3이면 코너 보텍스가 영향을 줄 수 없는 공간이 너무 커져서 재부착이 발생하지 않고 공력 성능이 나빠진다.With a Reynolds number of 60,000, the dimensionless height (h/c) of the longitudinal strip according to RSM is less than 0.005, the dimensionless width (w/c) of the longitudinal strip is less than 0.06, and the transverse dimensionless installation of the longitudinal strip It is preferable that the interval (s/c) is 0.05 to 0.3. At this time, if h/c>0.005 or w/c>0.06, the drag coefficient increases and aerodynamic performance deteriorates, and if s/c<0.05, space for generation, growth and/or progression of corner vortex is not secured, and s If /c>0.3, the space where the corner vortex cannot affect becomes too large, so reattachment does not occur and the aerodynamic performance is poor.
도 18은 Re=60,000과 Re=180,000에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 받음각에 따른 양력계수(CL)와 항력계수(CD)의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 19는 Re=60,000과 Re=180,000에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 항력계수에 따른 양력계수의 변화를 나타낸 그래프이다.18 is a graph showing the change in the lift coefficient (C L ) and drag coefficient (C D ) according to the angle of attack when the optimum longitudinal strip is formed and when the strip is not formed at Re = 60,000 and Re = 180,000, and Fig. 19 is It is a graph showing the change of the lift coefficient according to the drag coefficient when the optimum longitudinal strip is formed and when Re=60,000 and Re=180,000 are not formed.
종방향 스트립이 형성되지 않은 경우에 받음각(α) 3°에서 양력계수의 기울기의 불연속이 발생하는데, 이는 층류 박리 버블(laminar separation bubble)로 인한 것이며, 층류 박리 버블의 파열(laminar separation bubble burst)로 인한 실속(stall)이 α≒11°(Re=60,000의 경우) 및 α≒12.5°(Re=180,000의 경우)에서 발생하는 것을 확인할 수 있다.When the longitudinal strip is not formed, a discontinuity in the slope of the lift coefficient occurs at the angle of attack (α) 3°, which is due to the laminar separation bubble, and the laminar separation bubble burst. It can be seen that the stall due to occurs at α≒11° (in case of Re=60,000) and α≒12.5° (in case of Re=180,000).
그러나 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 받음각(α) 12°에서 양력계수는 31％ 증가하고, 항력계수는 52％ 감소하며, 실속도 지연됨을 알 수 있다. 즉, 종방향 스트립에 의하여 유동 박리의 특징이 중요하게 변화되는 것이다.However, it can be seen that when the optimum longitudinal strip is formed, the lift coefficient increases by 31%, the drag coefficient decreases by 52%, and the actual speed is delayed at the angle of attack (α) 12°. That is, the characteristics of flow separation are significantly changed by the longitudinal strip.
또한, 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 받음각(α) 14°에서 양력계수는 12％ 증가하고, 항력계수는 40％ 감소하며, 실속의 특징도 크게 변화됨을 확인할 수 있다. 넓은 실속 영역(broad stall region)에서의 항력계수가 종방향 스트립이 형성되지 않은 경우보다 커지긴 하지만, 양력 대 항력비가 최적 종방향 스트립에 의해서 중요하게 증가된다.In addition, it can be seen that when the optimum longitudinal strip is formed, the lift coefficient increases by 12%, the drag coefficient decreases by 40%, and the stall characteristics are greatly changed at the angle of attack (α) 14°. Although the drag coefficient in the broad stall region is greater than that in the case where the longitudinal strip is not formed, the lift-to-drag ratio is significantly increased by the optimal longitudinal strip.
넓은 실속 영역과 달리 실속 발생 전의 영역에서 종방향 스트립은 양력계수와 항력계수에 거의 변화를 주지 않는 것을 볼 수 있다. 종방향 스트립의 높이가 종방향 스트립이 없는 날개에서의 경계층의 두께보다 작기 때문에 종방향 스트립이 실속 발생 전의 영역에서의 유동을 크게 변화시키지 않는 것이다.Unlike the wide stall area, it can be seen that in the area before the stall occurrence, the longitudinal strip hardly changes the lift and drag coefficients. Since the height of the longitudinal strip is less than the thickness of the boundary layer in the wing without the longitudinal strip, the longitudinal strip does not significantly change the flow in the region before stall.
도 19에서 큰 받음각의 경우에 공력 성능이 종방향 스트립에 의하여 크게 향상되는 것을 확인할 수 있다.In Fig. 19, it can be seen that in the case of a large angle of attack, the aerodynamic performance is greatly improved by the longitudinal strip.
도 20은 Re=60,000과 α=9°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면이다. 이때, 붉은 점선은 재부착(reattachment) 위치를 나타낸 것이다.20 is a view showing the visualization of the flow of the wing surface when the optimum longitudinal strip is formed and not formed at Re=60,000 and α=9°. At this time, the red dotted line indicates the reattachment position.
도 20은 종방향 스트립이 형성되지 않은 경우에 앞전(leading edge) 박리가 발생하여 x/c≒0.3에서 재부착됨을 보여준다. 결과적으로 층류 박리 버블이 앞전 근처에서 생성되고, 난류 천이(turbulent transition)가 발생하며, 복잡한 표면 유동 특성을 지닌 난류 경계층이 재부착이후에 형성된다.Fig. 20 shows that when the longitudinal strip is not formed, leading edge delamination occurs and reattaches at x/c ≒ 0.3. As a result, laminar separation bubbles are generated near the leading edge, a turbulent transition occurs, and a turbulent boundary layer with complex surface flow characteristics is formed after reattachment.
반면, 종방향 스트립이 형성된 경우에 x/c≒0.2에서 재부착이 이루어지고, 종방향 스트립 위에서는 앞전 박리가 발생하지 않는 부착 유동이 유지된다. 종방향 스트립이 형성되지 않는 경우에 날개 위의 재부착 라인은 직선에 가까우나, 종방향 스트립이 형성된 경우에 재부착 라인은 “∪”자 형상을 나타낸다.On the other hand, when the longitudinal strip is formed, reattachment is performed at x/c ≒ 0.2, and the adhesion flow in which no leading edge peeling occurs is maintained on the longitudinal strip. When the longitudinal strip is not formed, the reattachment line on the wing is close to a straight line, but when the longitudinal strip is formed, the reattachment line has a “∪” shape.
도 21은 Re=60,000과 α=11°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면이다. 이때, 붉은 점선은 재부착(reattachment) 위치를 나타낸 것이다.21 is a view showing the visualization of the flow of the wing surface when the optimum longitudinal strip is formed and not formed at Re=60,000 and α=11°. At this time, the red dotted line indicates the reattachment position.
종방향 스트립이 형성되지 않은 경우에 앞전(leading edge) 박리가 발생한 후, x/c≒0.2에서 재부착된다. 반면, 종방향 스트립이 형성된 경우에 x/c≒0.1에서 재부착이 이루어진다. If the longitudinal strip is not formed, a leading edge delamination has occurred and then reattached at x/c ≒ 0.2. On the other hand, when a longitudinal strip is formed, reattachment is made at x/c ≒ 0.1.
도 22는 Re=60,000과 α=12°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면이다. 이때, 붉은 점선은 재부착(reattachment) 위치를 나타낸 것이다.22 is a view showing the visualization of the flow of the blade surface when the optimum longitudinal strip is formed and not formed at Re=60,000 and α=12°. At this time, the red dotted line indicates the reattachment position.
종방향 스트립이 형성되지 않은 경우에는 날개 전체에 박리가 발생한다. 반면, 종방향 스트립이 형성된 경우에 날개 위에서 재부착이 발생하고, 종방향 스트립 위에서는 부착 유동이 유지된다. 결과적으로 도 18에서 확인할 수 있는 바와 같이 돌연 실속(abrupt stall)이 사라지고, 공력 성능이 중요하게 향상된다.If the longitudinal strip is not formed, delamination occurs over the entire wing. On the other hand, when the longitudinal strip is formed, reattachment occurs on the wing and the adhesion flow is maintained on the longitudinal strip. As a result, as can be seen in FIG. 18, an abrupt stall disappears, and aerodynamic performance is significantly improved.
도 23은 Re=60,000과 α=12°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 평균 유동방향 속도의 윤곽선과 속도 벡터를 나타낸 도면이다. 도 23a는 종방향 스트립이 형성되지 않은 경우이고, 도 23b는 종방향 스트립이 형성된 경우(z/c=0)이며, 도 23c는 종방향 스트립이 형성된 경우(z/c=-0.045)이다. 이때, 도 23a와 도 23c에서 두꺼운 검정색 라인은 평균 속도 0인 경우이고, 검정색과 회색 부분은 익형과 스트립의 그림자로 인해 속도 측정이 되지 않은 영역이다.23 is a diagram showing the contours and velocity vectors of the average flow direction velocity in the case where the optimum longitudinal strip is formed and not formed at Re=60,000 and α=12°. FIG. 23A is a case where a longitudinal strip is not formed, FIG. 23B is a case where a longitudinal strip is formed (z/c=0), and FIG. 23C is a case where a longitudinal strip is formed (z/c=-0.045). In this case, in FIGS. 23A and 23C, a thick black line indicates an average velocity of 0, and a black and gray portion indicates an area where the velocity is not measured due to the shadow of the airfoil and the strip.
종방향 스트립이 형성되지 않은 경우에 유동이 앞전부터 완전히 박리된다. 종방향 스트립이 형성된 경우에 스트립 위에서는 완전히 부착 유동을 나타내고, 스트립 사이의 유동은 앞전에서 박리되어 x/c≒0.1에서 재부착된다. 이는 도 22의 날개 표면 유동 가시화를 나타낸 도면과 일치하는 결과이다.If the longitudinal strip is not formed, the flow is completely separated from the front. When a longitudinal strip is formed, it exhibits a completely adherent flow over the strip, and the flow between the strips is peeled off at the leading edge and reattached at x/c≒0.1. This is a result consistent with the diagram showing the visualization of the flow of the wing surface of FIG.
도 24는 Re=60,000과 α=12°에서 최적 종방향 스트립이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 날개 표면 압력 분포를 나타낸 그래프이다.24 is a graph showing the pressure distribution of the blade surface when the optimum longitudinal strip is formed and when the strip is not formed at Re=60,000 and α=12°.
날개 상면에서의 압력 계수는 종방향 스트립에 의해 중요하게 변화된다. 종방향 스트립이 형성된 경우에 앞전 근처의 압력계수(CP) 크기는 -3으로 종방향 스트립이 형성되지 않은 경우의 압력계수(CP≒-1) 크기보다 훨씬 크다. 종방향 스트립이 형성된 경우에 스트립 사이의 압력계수는 앞전 바로 근처를 제외하고 박리 영역(x/c≤0.085)에서 거의 일정하고, 하류에서 회복되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 스트립 위에서의 압력계수(-CP)의 최고점은 완전한 부착 유동으로 인하여 약간 하류로 이동하고, 압력은 하류에서 회복된다.The pressure coefficient at the top of the wing is significantly changed by the longitudinal strip. When the longitudinal strip is formed, the pressure coefficient (C P ) near the leading edge is -3, which is much larger than the pressure coefficient (C P ≒-1) when the longitudinal strip is not formed. When the longitudinal strip is formed, the pressure coefficient between the strips is almost constant in the peeling region (x/c≦0.085) except for the immediate vicinity of the leading edge, and it can be seen that it recovers in the downstream. On the other hand, the peak of the pressure coefficient (-C P ) on the strip moves slightly downstream due to the complete adhesion flow, and the pressure recovers downstream.
도 25는 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 앞전 근처인 x/c=0.033에서의 속도 벡터를 나타낸 도면이다. 도 25a는 평균 속도장을 나타낸 것이고, 도 25b는 순간 속도장을 나타낸 것이다.FIG. 25 is a diagram showing a velocity vector at x/c=0.033 near the leading edge when Re=60,000, α=12° and an optimal longitudinal strip are formed. Fig. 25A shows the average velocity field, and Fig. 25B shows the instantaneous velocity field.
종방향 스트립의 각 코너에는 종방향 스트립의 높이에 상당하는 지름을 가진 코너 보텍스가 생성된다. 상기 코너 보텍스의 강도가 평균 속도장에서는 감소함에도 불구하고, 평균 및 순간 속도장에서 상기 코너 보텍스를 분명히 확인할 수 있다. 코너 보텍스는 종방향 스트립의 코너 가까이에서 세류(downwash) 운동을 유도하고, 추가적인 모멘텀을 공급하여 재부착을 발생시킨다(도 22 및 도 25b 참조). 또한, 상기 코너 보텍스는 코너에서 시작하여 유동이 하류로 진행함에 따라 종방향 스트립으로부터 멀어지는 횡방향으로 이동한다.At each corner of the longitudinal strip, a corner vortex with a diameter equivalent to the height of the longitudinal strip is created. Although the strength of the corner vortex decreases in the average velocity field, the corner vortex can be clearly confirmed in the average and instantaneous velocity fields. The corner vortex induces a downwash motion near the corner of the longitudinal strip and provides additional momentum to cause reattachment (see Figs. 22 and 25B). In addition, the corner vortex starts at the corner and moves in a transverse direction away from the longitudinal strip as the flow proceeds downstream.
도 26은 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우의 순간 속도 벡터를 나타낸 도면이다. 도 26a는 x/c=0.05에서의 순간 속도 벡터를 나타낸 것이고, 도 26b는 x/c=0.067에서의 순간 속도 벡터를 나타낸 것이며, 도 26c는 x/c=0.1에서의 순간 속도 벡터를 나타낸 것이다. 이때, 검정색과 회색 부분은 익형과 스트립의 그림자로 인해 속도 측정이 되지 않은 영역이고, 노란색 화살표는 종방향 스트립의 코너로부터 코너 보텍스의 중심의 위치를 나타낸 것이다.26 is a diagram showing an instantaneous velocity vector when Re=60,000, α=12° and an optimal longitudinal strip are formed. Figure 26a shows the instantaneous velocity vector at x/c=0.05, Figure 26b shows the instantaneous velocity vector at x/c=0.067, and Figure 26c shows the instantaneous velocity vector at x/c=0.1 . At this time, the black and gray parts are areas where the velocity is not measured due to the shadow of the airfoil and the strip, and the yellow arrows indicate the location of the center of the corner vortex from the corner of the longitudinal strip.
종방향 스트립 사이의 날개 표면 근처의 횡방향 속도의 방향은 횡방향 압력 구배와 일치한다(도 24 참조).The direction of the transverse velocity near the wing surface between the longitudinal strips coincides with the transverse pressure gradient (see Fig. 24).
도 27은 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 x/c=0.033, 0.05, 0.067 및 0.1에서의 평균 속도장으로부터 얻어진 코너 보텍스의 중심 위치를 나타낸 도면이다. 이때, 검정색 점은 코너 보텍스의 중심 위치를 나타내고, 붉은색 화살표는 코너 보텍스의 회전 방향을 나타낸다.Fig. 27 is a view showing the center position of the corner vortex obtained from the average velocity fields at x/c = 0.033, 0.05, 0.067 and 0.1 when Re = 60,000, α = 12° and the optimal longitudinal strip is formed. At this time, the black dot represents the center position of the corner vortex, and the red arrow represents the rotation direction of the corner vortex.
코너 보텍스가 x/c≤0.05까지 종방향 스트립의 코너 바로 가까이에 위치하고, 코너 보텍스가 하류로 이동하는 동안에 코너 보텍스는 종방향 스트립 사이의 중앙을 향해서 이동한다. 상기 코너 보텍스는 코너 가까이에 추가적인 모멘텀을 공급하여 재부착이 코너로부터 시작하여 코너로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 코너 보텍스의 이와 같은 이동은 횡방향 압력 구배와 일치한다. 즉, 0.0167≤x/c≤0.05에서 z/c=-0.04에서의 압력이 z/c=0에서의 압력보다 더 크므로 ∂P/∂z＜0이고, 코너 보텍스를 코너 가까이에 머물게 한다(도 24 참조). 반면 0.05≤x/c≤0.133에서 ∂P/∂z＞0이므로 코너 보텍스를 코너로부터 밀어낸다. 코너 보텍스의 이와 같은 이동과 함께 재부착도 코너로부터 시작하여 종방향 스크립 사이의 중앙으로 이동한다.The corner vortex is located just near the corner of the longitudinal strip until x/c≤0.05, and the corner vortex moves toward the center between the longitudinal strips while the corner vortex moves downstream. The corner vortex provides additional momentum near the corner so that the reattachment starts from the corner and moves in a direction away from the corner. This movement of the corner vortex coincides with the transverse pressure gradient. That is, at 0.0167≤x/c≤0.05, since the pressure at z/c=-0.04 is greater than the pressure at z/c=0, ∂P/∂z<0, and the corner vortex stays close to the corner ( See Figure 24). On the other hand, at 0.05≤x/c≤0.133, ∂P/∂z>0, so the corner vortex is pushed out of the corner. With this movement of the corner vortex, the reattachment also starts from the corner and moves to the center between the longitudinal scripts.
도 28은 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 z/c=0, -0.02, -0.045 및 -0.07에서의 레이놀즈 전단 응력(Reynolds shear stress) 윤곽선을 나타낸 도면이다. 층류에서 난류로의 천이를 결정하는 기준은 
z/c=0(종방향 스트립의 표면)에서 완전 부착 유동이고, 천이는 x/c=0.05근처에서 발생한다. z/c=-0.02(종방향 스트립의 코너 근처)에서도 천이는 x/c=0.05근처에서 발생하고, 종방향 스트립의 코너로부터 횡방향 거리가 증가함에 따라 천이는 하류에서 발생한다. z/c=-0.07(종방향 스트립 사이의 중앙 근처)에서 재부착은 x/c=0.1근처에서 발생하고, 천이는 재부착의 약간 상류(x/c≒0.09)에서 발생한다. 즉, 재부착은 박리되는 전단층을 따라 층류에서 난류로의 천이에 의한 추가적인 모멘텀의 공급으로 발생한다.Full adherent flow at z/c=0 (surface of longitudinal strip), and the transition occurs near x/c=0.05. Even at z/c=-0.02 (near the corner of the longitudinal strip), the transition occurs near x/c=0.05, and the transition occurs downstream as the transverse distance from the corner of the longitudinal strip increases. At z/c=-0.07 (near the center between the longitudinal strips) the reattachment occurs near x/c=0.1, and the transition occurs slightly upstream of the reattachment (x/c≒0.09). In other words, reattachment occurs as an additional momentum is supplied by a transition from laminar flow to turbulent flow along the peeling shear layer.
도 29는 Re=60,000, α=12°및 최적 종방향 스트립이 형성된 경우에 재부착 후인 x/c=0.133, 0.2 및 0.267에서의 평균 유동방향 와도 윤곽선을 나타낸 도면이다.29 is a view showing the average flow direction vorticity contours at x/c=0.133, 0.2 and 0.267 after reattachment when Re=60,000, α=12° and the optimum longitudinal strip is formed.
유동방향 보텍스가 종방향 스트립의 모서리에서 연속적으로 발생하고, 상기 유동방향 보텍스는 익형의 표면에 추가적인 모멘텀을 공급하여 부착 유동을 유지시킨다.The flow direction vortex is continuously generated at the edge of the longitudinal strip, and the flow direction vortex supplies additional momentum to the surface of the airfoil to maintain the adhesion flow.
도 30은 실속이 발생하는 받음각에서 종방향 스트립에 의하여 공력 성능이 향상되는 메카니즘을 나타낸 개략도이다.30 is a schematic diagram showing a mechanism for improving aerodynamic performance by a longitudinal strip at an angle of attack at which stall occurs.
종방향 스트립이 형성되지 않는 경우에 α=12°에서 앞전부터 전체적인 박리가 발생한다. 그러나 종방향 스트립이 형성되는 경우에 스트립의 코너로부터 코너 보텍스가 발생하고, 스트립의 표면 근처에서 세류 운동을 유도하여 부착 유동을 발생시킨다. 코너 보텍스가 하류로 진행할 때에 코너 보텍스는 종방향 스트립으로부터 멀어지는 횡방향으로 이동하여 더 넓은 영역에서 세류 운동을 유도하고, 박리된 전단층을 따라 난류로의 진화에 의한 추가적인 섞임(mixing)과 함께 x/c=0.1 근처의 모든 횡방향 영역에서 유동을 재부착시킨다. 재부착 후에 종방향 스트립은 스트립의 모서리에서 유동방향 보텍스를 유도하고, 익형의 표면에 추가적인 모멘텀을 공급하여 부착 유동을 유지시킨다.In the case where the longitudinal strip is not formed, a total peeling occurs from the leading edge at α=12°. However, when a longitudinal strip is formed, a corner vortex is generated from the corner of the strip, and a trickle motion is induced near the surface of the strip to generate an adhesion flow. When the corner vortex proceeds downstream, the corner vortex moves transversely away from the longitudinal strip, inducing trickle motion in a wider area, and with additional mixing by evolution of turbulence along the separated shear layer. Reattach the flow in all transverse regions near /c=0.1. After reattachment, the longitudinal strip induces a flow direction vortex at the edge of the strip and provides additional momentum to the surface of the airfoil to maintain the adhesion flow.
지금까지는 도 13과 같이 유동방향으로 형성되는 종방향 스트립(10)의 길이가 l/c=0.97인 경우를 고려하였다.Until now, the case where the length of the
도 31은 날개의 상면에 형성되는 종방향 스트립의 길이에 다른 양력계수와 항력계수의 변화를 나타낸 그래프이다. 이때, 날개의 하면에 형성되는 종방향 스트립의 길이는 l/c=0.97이고, 날개의 상면에 형성되는 종방향 스트립의 길이는 l/c=0, 0.033, 0.1, 0.67 및 0.97이다.31 is a graph showing the change of the lift coefficient and drag coefficient different from the length of the longitudinal strip formed on the upper surface of the wing. At this time, the length of the longitudinal strip formed on the lower surface of the wing is l/c=0.97, and the length of the longitudinal strip formed on the upper surface of the wing is l/c=0, 0.033, 0.1, 0.67 and 0.97.
날개의 하면에만 종방향 스트립이 형성된 경우(l/c=0)는 종방향 스트립이 형성되지 않은 경우의 양력계수 및 항력계수와 모든 받음각에서 거의 차이가 없다. 이는 날개의 하면에만 형성된 종방향 스트립은 의미있는 역할을 하지 못하는 것을 나타낸다. 실속 전의 영역에서도 양력계수와 항력계수는 스트립에 의하여 변화하지 않으나, 받음각 α=3°에서 스트립의 길이가 l/c≥0.67인 경우에 양력계수의 불연속이 사라진다. 이는 l/c≥0.67인 스트립이 층류 박리 버블(laminar sepeation bubble)을 제어할 수 있음을 나타내고, 낮은 받음각에서 층류 박리 버블은 x/c≒0.5에서 형성되므로, l/c≤0.5인 스트립은 층류 박리 버블을 제어할 수 없다. 스트립의 길이는 l/c＞0.5이어야 하고, l/c≥0.67인 것이 바람직하다.When the longitudinal strip is formed only on the lower surface of the wing (l/c = 0), there is little difference between the lift and drag coefficients and all angles of attack when the longitudinal strip is not formed. This indicates that the longitudinal strip formed only on the underside of the wing does not play a meaningful role. Even in the area before stall, the lift coefficient and drag coefficient do not change by the strip, but the discontinuity in the lift coefficient disappears when the length of the strip is l/c≥0.67 at the angle of attack α=3°. This indicates that the strip with l/c≥0.67 can control the laminar sepeation bubble, and at a low angle of attack, the laminar separation bubble is formed at x/c≒0.5, so the strip with l/c≤0.5 is laminar The peeling bubble cannot be controlled. The length of the strip should be l/c>0.5, preferably l/c≥0.67.
실속 후의 영역에서는 종방향 스트립의 길이가 증가함에 따라 양력계수는 증가하고, 실속은 지연되며, 넓은 실속의 범위가 더 넓어진다. 스트립의 길이가 l/c=0.033와 같이 너무 짧은 경우에 실속 이후의 영역에서 양력계수가 중요하게 증가함에도 불구하고 실속 지연은 거의 발생하지 않는다. 스트립이 형성되는 경우의 항력계수는 11°＜α≤13°에서 스트립이 형성되지 않는 경우의 항력계수보다 더 작아지고, α＞13°에서 더 커진다. 스트립의 길이가 날개의 길이에 가까워짐에 따라 실속 이후의 영역에서의 공력 성능(양력 대 항력비)은 중요하게 향상된다.In the post-stall region, as the length of the longitudinal strip increases, the lift coefficient increases, the stall is delayed, and the wide stall range becomes wider. When the length of the strip is too short, such as l/c=0.033, there is little stall delay even though the lift coefficient increases significantly in the region after stall. The drag coefficient when the strip is formed becomes smaller than that when the strip is not formed at 11°<α≤13°, and becomes larger at α>13°. As the length of the strip approaches the length of the wing, the aerodynamic performance (lift to drag ratio) in the post stall region significantly improves.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 종방향 스트립 h: 종방향 스트립의 높이
w: 종방향 스트립의 폭 s: 종방향 스트립의 간격
l: 종방향 스트립의 길이 c: 날개의 길이10: longitudinal strip h: height of longitudinal strip
w: width of longitudinal strip s: spacing of longitudinal strip
l: length of longitudinal strip c: length of wing
Claims (7)
날개의 표면에는 소정 높이의 종방향 스트립이 횡방향을 따라 일정 간격으로 다수 형성되고,
층류 또는 천이 영역에서는 상기 종방향 스트립의 코너에서 발생하는 코너 보텍스가 상기 날개 표면에 모멘텀을 공급하여 상기 날개에서 부착 유동을 유지하거나 유동의 재부착을 이루며,
난류 영역에서는 상기 종방향 스트립의 모서리에서 발생하는 유동방향 보텍스가 상기 날개 표면에 모멘텀을 공급하여 유동 박리를 억제하는 것을 특징으로 하는 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개.
In the blade formed on the horizontal bar extending outward from the central axis of the vertical axis wind turbine,
On the surface of the wing, a plurality of longitudinal strips of a predetermined height are formed at regular intervals along the transverse direction,
In the laminar flow or transition region, the corner vortex generated at the corner of the longitudinal strip supplies momentum to the wing surface to maintain the attached flow in the wing or reattach the flow,
In the turbulent flow region, the flow direction vortex generated at the edge of the longitudinal strip supplies momentum to the wing surface to suppress flow separation.
상기 코너 보텍스는 상기 종방향 스트립으로부터 멀어지는 횡방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개.
The method of claim 1,
The corner vortex is a vertical axis wind turbine blade having a longitudinal strip, characterized in that it moves in a transverse direction away from the longitudinal strip.
상기 종방향 스트립의 높이는 종방향 스트립이 없는 날개에서의 경계층의 두께보다 작으며, 유동의 재부착 라인은 횡방향으로 “∪”자 형상인 것을 특징으로 하는 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개.
The method according to claim 1 or 2,
The height of the longitudinal strip is smaller than the thickness of the boundary layer in the blade without the longitudinal strip, and the reattachment line of the flow has a shape of “∪” in the transverse direction. .
레이놀즈수가 증가함에 따라 상기 종방향 스트립의 높이는 감소하는 것을 특징으로 하는 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개.
The method according to claim 1 or 2,
The blade of a vertical axis wind turbine having a longitudinal strip, characterized in that the height of the longitudinal strip decreases as the Reynolds number increases.
레이놀즈수 60,000에서
상기 종방향 스트립의 무차원 높이(h/c)는 0.005이하이고,
상기 종방향 스트립의 무차원 폭(w/c)은 0.06이하이며,
상기 종방향 스트립의 횡방향 무차원 설치 간격(s/c)은 0.05∼0.3인 것을 특징으로 하는 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개.
The method according to claim 1 or 2,
At Reynolds number 60,000
The dimensionless height (h/c) of the longitudinal strip is 0.005 or less,
The dimensionless width (w/c) of the longitudinal strip is 0.06 or less,
The longitudinal strip is formed in the vertical axis wind turbine blade, characterized in that the lateral dimensionless installation spacing (s/c) of the longitudinal strip is 0.05 to 0.3.
상기 종방향 스트립의 높이는 정체점에서부터 x/c=0.6까지 일정하다가 뒷전으로 갈수록 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개.
The method according to claim 1 or 2,
The height of the longitudinal strip is constant from the stagnation point to x/c = 0.6 and gradually decreases toward the trailing edge.
상기 종방향 스트립은 x/c=0.6에서부터 뒷전으로 갈수록 유동방향을 따라 중간 중간에 형성되지 않고 끊어진 것을 특징으로 하는 종방향 스트립이 형성된 수직축 풍력발전기의 날개.The method according to claim 1 or 2,
The longitudinal strip is not formed in the middle along the flow direction from x/c=0.6 to the trailing edge but is cut off.
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|---|---|---|---|
| KR1020190093110A KR102197679B1 (en) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Blade of vertical axis wind turbine with longitudinal strips to increase aerodynamic performanc |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020190093110A KR102197679B1 (en) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Blade of vertical axis wind turbine with longitudinal strips to increase aerodynamic performanc |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113374637A (en) * | 2021-06-07 | 2021-09-10 | 河南省八面风新能源科技有限公司 | Wind-solar integrated generator set |
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-
2019
- 2019-07-31 KR KR1020190093110A patent/KR102197679B1/en active IP Right Grant
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