한국항공우주학회지 (Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences)

  • 제30권8호
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  • Pages.46-55
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  • 2002
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  • 1225-1348(pISSN)
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  • 2287-6871(eISSN)
한국항공우주학회 (The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences)
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고속 병렬처리 기법을 이용한 전기체 항공기 형상의 천음속/초음속 비선형 공탄성 해석

Transonic/Supersonic Nonlinear Aeroelastic Analysis of a Complete Aircraft Using High Speed Parallel Processing Technique

  • 김동현 (경상대학교 기계항공공학부 및 항공기 부품기술 연구센터 (ReCAPT)) ;
  • 권혁준 (한국과학기술원 항공우주공학과) ;
  • 이인 (한국과학기술원 항공우주공학과) ;
  • 권오준 (한국과학기술원 항공우주공학과) ;
  • 백승길 (한국항공우주산업(주)) ;
  • 현용희 (공군본부 항공사업단 고등훈련기 사업처)
  • 발행 : 2002.12.01
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초록

본 연구에서는 저가형 PC-클러스터 환경에서 운영 가능한 고속 병렬처리 기법을 활용하여 전기체 항공기 및 발사체 형상을 고려할 수 있는 천음속/초음속 비선형 플러터 해석시스템을 개발하였다. 이는 이론적으로 진보된 수치해석 기법인 전산구조동역학(CSD), 유한요소법(FEM) 및 전산유체역학(CFD) 기법을 동시에 연계하고 있으며, 각종 비행체의 공탄성안정성 설계 과정에서 공학적으로 매우 정밀한 데이터 제공이 가능하다. 개발된 공탄성 해석시스템의 뛰어난 응용성을 보이기 위해 국내에서 개발 중인 초음속 항공기의 전기체 형상에 대해 천음속/초음속 비선형 공탄성 해석을 수행하였다.

A nonlinear aeroelastic analysis system in transonic and supersonic flows has been developed using high speed parallel processing technique on the network based PC-clustered machines. This paper includes the coupling of advanced numerical techniques such as computational structural dynamics (CSD), finite element method (FEM) and computational fluid dynamics (CFD). The unsteady Euler solver on dynamic unstructured meshes is employed and coupled with computational aeroelastic solvers. Thus it can give very accurate engineering data in the structural and aeroelastic design of flight vehicles. To show the great potential of useful application, transonic and supersonic flutter analyses have been conducted for a complete aircraft model under developing in Korea.

키워드

참고문헌

  1. Melville, R., "Nonlinear Simulation of F-16 Aeroelastic Instability," AIAA Paper 2001-0570, 2001.
  2. 김동현, 이 인, “비행체 날개의 천음속 플러터 해석”, 제 6차 유도무기학술대회“, 국방과학연구소, 1996년 9월.
  3. Yang, S. M., and Lee, I., "Aeroelastic Analysis for Flap of Airfoil in Transonic Flow," Computers and Structures, Vol. 61, No.3, pp. 421-430, 1996. https://doi.org/10.1016/0045-7949(96)00089-2
  4. 김동현, 이 인, “미소교란 방정식을 이용한 3차원 항공기 날개의 천음속 플러터 해석”, 한국항공우주학회지, 제26권, 제7호, 1998, pp. 85-95.
  5. Paek, S. K., and Lee, I., "Aeroelastic Effects on the Roll Characteristics of a Wrap-Around Fin Projectile," Journal of Spacecraft and Rocket, Vol. 36, No. 4, 1999, pp. 524-530. https://doi.org/10.2514/3.27195
  6. Kim, D. H., and Lee, I., "Transonic and Low-Supersonic Aerodynamic Analysis of a Wing with Under-Pylon/Store", Journal of Aircraft, Vol. 37, No. 1, pp. 189-192, 2000. https://doi.org/10.2514/2.2582
  7. Kim, D. H. and Lee, I., "Transonic and Low-Supersonic Aeroelastic Anal ysis of a Two-Degree-of-Freedom Airfoil with a Freeplay Non-linearity," Journal of Sound and Vibration, Vol. 234, No. 5, 2000, pp. 859-880. https://doi.org/10.1006/jsvi.2000.2907
  8. Kim, D. H. and Lee. I., "Transonic and Supersonic Flutter Characteristics of a Wing-Box Model with Tip Stores," AIAA Paper 2001-1464.
  9. Yang, S. M., Kim, D. H. and Lee, I., "Transonic Steady and Unsteady Aedodynamics for Wings Using Three-Dimensional Euler Equations," Computational Fluid Dynamics Journal, Vol.10, No.1, April 2001, pp.44-54.
  10. Kim, D. H., Yoo, J. H., Kwon, H. J. and Lee, I., "Transonic and Supersonic Nonlinear Flutter Characteristics of a Swept-Back Composite Wing," 13th International Conference on Composite Materials, Beijing, China, June 25-29, 2001.
  11. 김동현, 박영민, 이 인, 권오준, “비정렬 오일러 코드를 이용한 2자유도계 에어포일의 유체/구조 연계해석”, 한국항공우주학회지, 제29권, 제4호, 2001.6, pp.8-19.
  12. Kim, D. H. and Lee, I., "CFD-based matched-point transonic and supersonic flutter computations using a modified TSD equation," Computational Fluid Dynamics Journal, Vol. 11, No. 1, 2001, pp .35-49.
  13. 이기수, 김동현, 이 인, “공력 간섭효과를 고려한 Wing/Tail 형상에 대한 비선형 공탄성 해석”, 한국항공우주학회지, 제29권, 제5호, 2001. 8, pp. 40-48.
  14. 유재한, 김동현, 이 인, “받음각이 있는 3차원 날개의 주파수/시간 영역 천음속 플러터 해석”, 한국항공우주학회지, 제29권, 제6호, 2001. 9, pp. 9-16.
  15. 권혁준, 김동현, 이 인, “진동하는 조종면이 있는 3차원 항공기 날개의 천음속 BUZZ 해석”, 한국항공우주학회지, 제29권, 제8호, 2001. 12, pp.79-87.
  16. 박영민, 권오준, “병렬화된 내재적 기법을 이용한 진동하는 3차원 날개 주위의 비점성 유동 계산”, 한국항공우주학회지, 제28권, 제4호, 2000, pp. 27-34.
  17. 김동현, 박영민, 이 인, 권오준, “고속병렬 처리 기술을 이용한 3차원 날개의 비정상 유체/구조 연계 진동해석”, 한국항공우주학회 2001년 추계 학술발표회 논문집, pp. 747-750.
  18. Kim, D. H., Park, Y. M., Lee, I. and Kwon O. J., "Nonlinear Aeroelastic Computation of a Wing with a Finned-Store Using a Parallel Unstructured Euler Solver", 43nd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conf. & Exhibit, Denver, Colorado, 22-25 April 2002, AIAA Paper-2002-1289.
  19. Robinson, B. A., Batina, T. J., and Yang, H. T. Y., "Aeroelastic Analysis of Wings Using the Euler Equations with a Deformable Mesh," AIAA-90-1032-CP, pp. 1510-1518.
  20. Karypis G. and Vipin, K., Multilevel k-way Partitioning Scheme for Irregular Graphs, Technical Report #98-019, Department of Computer Science, University of Minnesota, 1998.
  21. 김동현, 조종면 및 외부 장착물이 있는 날개의 천음속/초음속 플러터 해석, 박사학위논문, 한국과학기술원 항공우주공학과, 2000년.
  22. Smith, M., Cesnik C. E. S., Hodges, D. H. and Moran, K. J., "An Evaluation of Computational Algorithms to Interface Between CFD and CSD Methodologies," AIAA Paper 96-1400-CP, pp. 745-755.
  23. 황수정, 이일우, 오태식, “KTX-2 항공기 개발과정에서의 전산유체역학 활용”, 항공산업연구, Vol. 51, pp.57-68, 1999.