• Title/Summary/Keyword: 고속압축해석

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A Numerical Study of the Pressure Wave in the Tunnel for G7 Test Train (G7 시제 차량의 터널내부 압력파에 대한 수치적 연구)

  • 권재현;권혁빈;김태윤;이동호;김문상
    • Proceedings of the KSR Conference
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    • 2002.10a
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    • pp.162-167
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    • 2002
  • 열차가 고속으로 터널에 진입하게 되면 터널 내부에서 극심한 압력 교란이 발생하게 되며 이로 인한 이명현상은 승객들에게 불쾌감을 크게 유발시키고, 열차 구조물에 작용하는 반복적인 하중변화 또한 구조상 큰 문제를 일으킬 수 있게 된다. 따라서 이를 해결하기 위해서는 터널 내부의 유동장에 대한 정확한 예측이 필요하다. 본 논문은 긴 터널을 효율적으로 해석하기 위해서 최소 차원의 공간 가정을 통하여 계산 시간을 절약할 수 있는 혼합차원 기법을 이용하여 현재 G7 시제차의 시험 운행 구간내의 터널들에 대해서 수치해석을 수행하였다. 해석 결과 터널 내부에서는 압축파, 팽창파의 상호 작용에 의한 복잡한 압력 교란이 발생하였고, 이러한 압력 변화는 열차 속도, 터널 길이, 측정위치에 따라 각각 다르게 나타났다. 따라서 터널 내부의 유동장을 정확히 예측하려면 열차 속도, 터널 길이, 열차 길이, 열차/터널 단면적 비, 측정 위치 등을 고려하여 해석을 수행하여야 한다. 이러한 수치 해석 결과는 시제차 시험 계획의 수립 및 시험기기의 선택과 설치 위치 등을 결정하는 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이며, 고속 열차의 여압 시스템과 외부 부착 구조물에 대해서도 중요한 정보를 제공할 수 있을 것이다.

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Compressibility correction of the Panel Method in Flow Analysis of a High Subsonic Turbine Cascade (고 아음속 터빈 캐스케이드 유동 해석을 위한 패널법의 압축성 보정)

  • Kim, Hark-Bong;Kim, Jin-Kon;Kwak, Jae-Su;Kang, Jeong-Seek
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.49-54
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    • 2007
  • Flow analysis in a turbine cascade by Euler or Navier-Stokes equation gives relatively accurate solution, however, those method require large computer memory or computing time. on contrast, the panel method, which is applied to incompressible and inviscid flow, provides fast and reasonal solution but the compressibility correction is required for a high air velocity case. In this paper, the compressibility corrected panel method was applied in order to find velocity distribution on turbine blades. Results showed that the calculated velocity in a turbine cascade by the compressibility corrected panel method gave good agreement with experimental results or the solution by finite volume method for compressible flow.

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NUMERICAL STUDY ON THE COMPRESSION WAVE GENERATED BY THE TRAIN ENTERING A TUNNEL (열차가 터널에 진입할 때 발생하는 압축파에 대한 수치해석 - 열차의 출발방법 및 터널과의 거리에 대한 영향)

  • Kim, S.R.
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 2006.10a
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    • pp.189-192
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    • 2006
  • The numerical simulations on the train entrering a tunnel were performed by solving unsteady axi-symmetric problems. To reduce the effects of the pressure wave generated by the train starting abruptly, several starting method of the train were also examined. The pressure rise by the train entering a tunnel was compared with other results, and similar value was obtained compared with those of previous studies.

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Compressibility correction of the Panel Method in Flow Analysis of a High Subsonic Turbine Cascade (고 아음속 터빈 캐스케이드 유동 해석을 위한 패널법의 압출성 보정)

  • Kim, Hark-Bong;Kim, Jin-Kon;Kwak, Jae-Su;Kang, Jeong-Seek
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.12 no.1
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    • pp.23-28
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    • 2008
  • Flow analysis in a turbine cascade by Euler or Navier-Stokes equation gives relatively accurate solution, however, those method require large computer memory or computing time. On contrast, the panel method, which is applied to incompressible and inviscid flow, provides fast and reasonal solution but the compressibility correction is required for a high air velocity case. In this paper, the compressibility corrected panel method was applied in order to find velocity distribution on turbine blades. Results showed that the calculated velocity in a turbine cascade by the compressibility corrected panel method gave good agreement with the solution by finite volume method for compressible flow.

An Analysis of High Speed Forming Using the Explicit Time Integration Finite Element Method (I) -Effects of Friction and Inertia Force- (엑스플리시트 시간 적분 유한요소법을 이용한 고속 성형 해석 (I) -마찰 및 관성 효과-)

  • 유요한;정동택
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.15 no.1
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    • pp.1-10
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    • 1991
  • Two-dimensional explicit finite element code was developed. The transient dynamics code can analyse large deformations of non-linear materials subjected to extremely high strain rates. The Lagrangian finite element program uses an explicit time integration operator to integrate the equations of motion, thus the stiffness matrix is not introduced. Cylinder upsetting and ring compression problems are simulated to check the effects of friction and inertia force. It is shown that (1) calculated results agree very well with experimental results, (2) constant shear friction method overestimates the decrease of inner ring radius and then underestimates after on in comparison with the Coulomb friction method, and (3) the effect of the increase in initial strain rate is similar to the effect of higher frictional coefficient.

High-Velocity Deformation Analysis Using the Rigid-Plastic Finite Elemement Method Considering Inertia Effect (관성효과가 고려된 강소성 유한요소법을 이용한 고속변형해석)

  • Yoo, Yo-Han;Park, Khun;Yang, Dong-Yol
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.20 no.5
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    • pp.1562-1572
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    • 1996
  • The rigid-plastic finite element formulation including the inertia force is derived and then the rigid-plastic finite elemnt program considering the inertia effect is developed. In order to consider the strain hardening, strain rate hardening and thermal softening effects which are frequentrly observed in high-velocity deformation phenomena, the Johnson-Cook constitutive odel is applied. The developed program is used to simulate two high-velocity deformation problemss ; rod impact test and hdigh-velocity compression precess. As a result of rod impact test simulation, it is found that the siulated result has a good agreement with the experimental observation. Through the high-velocity compression process simulation. it is also found that the accuracy of the simulated results is dependent upon the time increment size and mesh size.

외부 가압 공기 베어링으로 지지된 스핀들 시스템에서 축과 스러스트 베어링의 직각도 오차가 운전 정밀도에 미치는 영향

  • 고정석;조구환;김경웅
    • Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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    • 1997.10a
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    • pp.129-134
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    • 1997
  • 현재 외부 가압 공기베어링이 사용되어지는 분야는 PCB 기판, 엔진의 연료분사노즐 등의 고속가공용 스핀들, 전자 기기, 광학 기기 등에 사용되는 초정밀 부품가공용 스핀들, 정밀 측정 기기, 의료 기기, 저온 팽창기등 상대운동을 하는 많은 분야에서 이용되고 있으며, 이들 분야의 고속화 및 고정밀화 추세에 따라 고속에서의 안정성과 높은 운전정밀도가 보장된 외부 가압 공기 베어링이 요구되고 있다. 정밀 스핀들 시스템에 공기베어링이 사용되는 이유는 윤활제인 공기의 압축성에 기인된 평균화효과로 인하여 어느 정도 형상오차가 존재하더라도 축의 회전 시 떨림 진폭이 흡수되어 높은 운전정밀도를 유지하며 운전이 가능하기 때문이다. 그러나, 공기의 압축성에 의한 평균화효과로 어느 정도의 떨림 진폭은 흡수되나 형상오차에 의한 떨림 진폭은 작은 크기라도 여전히 남아있게 된다. 따라서, 초정밀 가공 기기나 정밀 측정 기기 등 높은 운전정밀도가 요구되는 곳에 공기베어링이 사용될 경우에 있어서 형상오차는 운전정밀도에 영향을 미치는 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 각각 두 개의 오비 가압 공기 저널 및 스러스트 베어링으로 구성된 스핀들 시스템에 대한 축과 베어링의 직각도 오차가 운전정밀도에 미치는 영향에 대해 해석하고 결과를 고찰하여 스핀들 시스템에 있어서 형상 공차에 대한 기초 설계자료를 제시하고자 한다.

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Numerical and experimental analysis of aerodynamics and aeroacoustics of high-speed train using compressible Large Eddy Simulation (압축성 대와류모사를 이용한 고속열차의 공력 및 공력소음의 수치적/실험적 분석)

  • Kwongi Lee;Cheolung Cheong;Jaehwan Kim;Minseung Jung
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.43 no.1
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    • pp.95-102
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    • 2024
  • Due to technological advances, the cruising speed of high-speed trains is increasing, and aerodynamic noise generated from the flow outside the train has been an important consideration in the design stage. To accurately predict the flow-induced noise, high-resolution generation of sound sources in the near field and low-dissipation of sound propagation in the far field are required. This should be accompanied by a numerical grid and time resolution that can properly consider both temporal and spatial scales for each component of the real high-speed train. To overcome these challenges, this research simultaneously calculates the external flow and acoustic fields of five high-speed train cars of real-scale and at operational running speeds using a threedimensional unsteady Large Eddy Simulation technique. To verify the numerical analysis, the measurements of the wall pressure fluctuation and numerical results are compared. The Ffowcs Williams and Hawking equation is used to predict the acoustic power radiated from the high-speed train. This research is expected to contribute to noise reduction based on the analysis of the aerodynamic noise generation mechanism of high-speed trains.

The Analysis of Transonic Airfoil for improved Critical mach number and design Bump (임계마하수 향상을 위한 천음속 익형 해석 및 Bump 설계)

  • Gu, Ga-Ram;Seo, Hae-Won;Lee, Si-Ok;O, Se-Jong
    • Proceeding of EDISON Challenge
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    • 2014.03a
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    • pp.544-549
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    • 2014
  • 임계마하수보다 큰 자유흐름 마하수에서는 충격파의 발생으로 인해 급격한 항력증가가 발생하므로, 임계마하수 증가는 고속 공기역학에서 중요한 분야로 다뤄지고 있다. Whitcomb R. T.에 의해 천음속영역에서 순항할 수 있는 초임계익형이 개발되었으나, 충격파 제어 기법들에 대한 실험적인 검증은 형상 제작의 어려움으로 인해 한계를 지닌다. 따라서 본 논문에서는 2D_Comp-2.1_P와 Prandtl-Glauert 압축성 보정식을 이용하여 NACA0012와 RAE2822의 임계마하수를 해석하고, 충격파 제어 장치 중 하나인 Bump를 RAE2822에 설치하여 임계마하수를 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 연구 결과 충격파를 압축파로 분산시켜 충격파의 강도를 약화시키고, 양항비의 4.7% 증가를 확인하였다. 따라서 Bump를 설계한 RAE2822가 기본 익형보다 높은 천음속 조건에서 효율적인 공력특성을 가지는 것을 확인하였다.

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Acquisition and Verification of Dynamic Compression Properties for SHPB of Woven Type CFRP (Woven Type CFRP의 SHPB에 대한 동적 압축 물성 획득 및 검증)

  • Park, Ki-hwan;Kim, Yeon-bok;Kim, Jeong
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.48 no.5
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    • pp.363-372
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    • 2020
  • Dynamic compressive material properties at high strain rates is essential for improving the reliability of finite element analysis in dynamic environments, such as high-speed collisions and high-speed forming. In general, the dynamic compressive material properties for high strain rates can be obtained through SHPB equipment. In this study, SHPB equipment was used to acquire the dynamic compressive material properties to cope with the collision analysis of Woven tpye CFRP material, which is being recently applied to unmanned aerial vehicles. It is also used as a pulse shaper to secure a constant strain rate for materials with elastic-brittle properties and to improve the reliability of experimental data. In the case of CFRP material, since the anisotropic material has different mechanical properties for each direction, experiments were carried out by fabricating thickness and in-plane specimens. As a result of the SHPB test, in-plane specimens had difficulty in securing data reproducibility and reliability due to fracture of the specimens before reaching a constant strain rate region, whereas in the thickness specimens, the stress consistency of the specimens was excellent. The data reliability is high and a constant strain rate range can be obtained. Through finite element analysis using LS-dyna, it was confirmed that the data measured from the pressure rod were excessively predicted by the deformation of the specimen and the pressure rod.