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Analysis of Relations between Ice Accretion Shapes and Ambient Conditions by Employing Self-Organization Maps and Analysis of Variance

자가조직도와 분산분석을 활용한 결빙 형상과 외기 조건의 관계 분석

  • 손찬규 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 오세종 (부산대학교 항공우주공학과) ;
  • 이관중 (부산대학교 항공우주공학과)
  • Received : 2011.04.27
  • Accepted : 2011.06.29
  • Published : 2011.08.01

Abstract

The relations between ambient conditions and ice accretion shapes are quantitatively analyzed by employing self-organization maps and analysis of variance. Liquid water contents(LWC), mean volumetric droplet diameter(MVD), ambient temperature and free-stream velocity are chosen as ambient conditions which change ice accretion shapes. The parameters of ice accretion shape are selected as maximum thickness, icing limits, ice heading, and ice accretion area. Qualitative analysis was conducted by employing self-organization maps which show the qualitative relations between ice shapes and ambient conditions. The quantitative results of analysis of variance yield intensity of ambient conditions to the parameters of ice accretion shapes.

본 연구에서는 착빙 환경 요소와 결빙 형상 파라미터의 관계를 자가조직도와 분산분석을 활용하여 분석하였다. 결빙 형상에 영향을 미치는 외기 조건으로 자유류 속도, 대기온도, 대기중 물방울 함유량(LWC), 액적의 평균 직경(MVD)을 선정하였다. 그리고 결빙 형상의 특징이 되는 파라미터로 최대 두께, 결빙한계(Icing limit), 결빙 진행 방향, 결빙면적을 선정하였다. 자가 조직도의 결과는 결빙형상 파라미터에 관계가 있는 외기 조건에 대한 정성적인 관계를 제시하였고 분산분석의 결과는 형상 파라미터에 대한 외기 조건의 영향력의 상대적인 크기와 순위를 정량적으로 제시하였다.

Keywords

References

  1. Broeren, A. P., and Bragg, M. B., "Effect of High-Fidelity Ice-Accretion Simulations on Full-Scale Airfoil Performance", Journal of Aircraft, Vol. 47, No. 1, pp. 240-254.
  2. Wright, W. B., and Chung, J., "Correlation Between Geometric Similarity of Ice Shapes and the Resulting Aerodynamic Performance Degradation—A Preliminary Investigation Using WIND", NASA/CR-1999-209417, 1999.
  3. Schickel, K. P., and Fuchs, W., "Aircraft Icing in Visual Meterological Conditions below Low Stratus Clouds", Atmosphere Research, Vol. 36, No. 4, 1995, pp. 339-345. https://doi.org/10.1016/0169-8095(94)00046-G
  4. 손찬규, 오세종, 이관중, "Part2 : 착빙 조건 변화에 따른 결빙 형상의 정량적 분석", 한국항공우주학회지, 제38권, 제11호, 2010, pp. 1105-1114. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2010.38.11.1105
  5. Kohonen T., "Self Organization Mas", Springer, Berlin, Heidelberg, 1995.
  6. Krzysztof, J. C., Witold, P., and Roman, W. S., "Data Mining Method for Knowledge Discovery", Kluwer Academic Publisher, 1998.
  7. Donald, R. J., Matthias, S., and Williamm J. W., "Efficient Global Optimization Design with Black-Box Function", Jornal of Global Optimization, Vol. 13, No. 4, 1998, pp. 455-492. https://doi.org/10.1023/A:1008306431147
  8. Fedral Avation Administration, "FAA Inflight Aircraft Icing Plane", U.S. Department of Transportation, Washington D.C., April 1997.
  9. Jones, A. R., and Lewis, W., "National Advisory Committee for Aeronautics", NACA TN 1855, 1949.
  10. Kenny, Q. Y., "Orthogonal Column Lain Hypercubes and Their Application in Computer Experiments", American Statistical Association, Vol. 93, No. 444, pp. 1430-1439.
  11. Wright, W. B., and Rutkowski, A., "Validation Results for LEWICE 2.0", NASA/CR-1999-208690, 1999.
  12. 손찬규, 오세종, 이관중, "2차원 에어포일의 유리얼음 형상 예측 코드 개발", 한국항공우주학회지, 제38권, 제8호, 2010, pp. 747-757. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2010.38.8.747
  13. Gary A.R., and Brian M.B., "Users Manual for the NASA Lewis Ice Accretion Prediction Code (LEWICE)", NASA/CR-185129, 1990.
  14. Wright, B. W., Gent, R. W., and Guffond, D., "DRA/NASA/ONERA Collaboration on Icing Research Part II - Prediction of Airfoil Ice Accretion", NASA/CR-202349, 1997.
  15. Messinger, B. L., "Equilibrium Temperature of an Unheated Icing Surface as Function of Airspeed", Journal of the Aeronautical Sciences, Vol. 20, No. 1, 1953, pp. 29-42. https://doi.org/10.2514/8.2520
  16. 손찬규, 오세종, 이관중, "Part1 : 익형 주위 결빙 예측 코드 검증 및 정량적 분석", 한국항공우주학회지, 제38권, 제11호, 2010, pp. 1094- 1104. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2010.38.11.1094
  17. Jeong, S., Chiba, K., and Obayashi, S., "Data Mining for Aerodynamic Design Space", Journal of Aerospace Computing, Information, and Communication, Vol. 2, 2005, pp. 452-469. https://doi.org/10.2514/1.17308
  18. Chae, S., Yee, K., Yang, C., Aoyama, T., Jeong, S., and Obayashi, S., "Helicopter Rotor Shape Optimization for the Improvement of Aeroacoustic Performance in Hover", Jouranl of Aircraft, Vol. 47, No. 5, pp. 1770-1783.
  19. Pellissier, M. P. C., Habashi, W. G., and Pueyo, A., "Optimization via FENSAP-ICE of Aircraft Hot-Air Anti-Icing Systems", Journal of Aircraft, Vol. 48, No. 1, pp. 265-276.
  20. 백선우, 이관중, 오세종, "2차원 날개의 서리얼음 형상 예측", 한국전산유체공학회지, 제14권, 제1호, 2009, pp. 45-52.