• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.593-601
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• 2021

축류팬은 여러 산업분야에서 사용되며, 환기 및 제연을 목적으로 사용하는 송풍기의 핵심 요소이다. 유체 운동을 이용하는 축류팬의 연구는 공력성능에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다. 본 연구 대상은 100마력의 송풍기에 사용되는 축류팬이며, 직경 1800 mm의 대형 송풍기이다. 송풍기의 축류팬은 블레이드, 허브, 허브 캡, 보스로 구성되어 있으며, 블레이드와 허브는 중요한 구성부품이다. 공력성능에 많은 영향을 미치는 블레이드에 대한 설계는 공력성능 예측 프로그램을 이용해 3차원 점 데이터를 추출하여 이를 3D 모델링 형상을 생성하게 된다. 중요 구성부품이 절삭가공을 이용해 가공하게 되면 제품의 수정이 용이하다. 하지만, 블레이드와 허브는 다이캐스팅이나 중력주조를 통해 제작하는 환경으로 인해 금형 제작 전에 구조안전에 대한 연구가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 축류팬 정격운전속도와 그 이상의 운전속도에서 주요 구성부품에 대한 구조안전성에 대한 특성과 취약부위에 대한 해석결과는 최대응력과 안전계수를 통해 검증하고 설계시 반영된 여유간극은 블레이드의 회전과 다른 부품과의 간섭 여부를 확인하기 위해 변위 결과를 도출하여 축류팬의 구조안전성에 대해 검증하고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1091-1096
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• 2012

유한체적법을 기반으로 나비에 스톡스 방정식을 비구조격자로 풀어 실린더 주위의 공력특성을 규명하였다. 보텍스, 속도, 압력, 잔차, 항력계수 등의 데이터를 가지고 분석하였고 레이놀즈 수는 50, 100이다. 유동특성은 Re>50에서 주기적으로 진동하는 소용돌이를 후류에 형성하며 이 현상은 이동하는 실린더에서도 유사한 현상을 보여 주었다. 지면효과는 실린더 위쪽에서 형성된 소용돌이가 벽면에 근접할수록 실린더의 후방으로 길게 늘어나는 형상을 보이고, 실린더와 근접벽면 사이의 유속이 정체되어 실린더와 벽면 사이의 간격이 0.6 에서는 근접 평판과 실린더 사이의 유동이 거의 끊겨짐을 알 수 있었다. 본 수치계산의 검증을 위하여 항력계수를 타 연구결과와 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.34-40
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• 2005

초소형 비행체에 대한 연구는 주로 추진, 제어, 저 레이놀즈 수에서의 고양력 형상, 무선통신 부품의 소형화 및 경량화 등의 문제에 초점이 맞추어져 왔다. 본 연구에서는, 경량의 비행체 구조에 적합한 복합재료를 적용하여 초소형 비행체의 구조 개념설계를 수행하였다. 설계된 초소형 비행체 구조의 하중경로와 응력분포를 파악하기 위해 MSC/NASTRAN의 공탄성 모듈을 이용하여 하중 및 구조해석을 동시에 수행하였다. 3개의 대칭기동, 2개의 반대칭기동, 4개의 비대칭기동 조건들에 대해 초소형 비행체의 안정미계수를 추출하였다. MSC/NASTRAN의 공력이론은 초소형 비행체 해석에 적합하지 않을 수 있으나 균형해석과 하중해석에 전통적으로 사용된 방법으로 매우 효과적인 방법이며 보다 정교한 이론이나 실험결과에 기초한 보정으로 보완될 수 있다. 구조해석 결과 공기력 보다는 탑재체에 의한 관성력이 주요 하중임을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권7호
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• pp.615-626
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• 2009

본 논문에서는 전진 비행하는 탠덤로터의 로터 겹침에 의한 간섭효과에 대해 연구하였다. 기 개발된 시간전진 자유후류 모델이 고려된 비정상 패널 코드는 후류와 깃(blade)이 아주 근접한 경우에 불안정성이 발생하였다. 이를 제거하기 위해서 장속도기법을 적용하여 코드를 개선하였다. 개선된 코드를 이용하여 전진 비행하는 탠덤로터의 상호작용에 가장 큰 영향을 미치는 인자인 로터 간격과 전진비에 따른 파라메타 연구를 수행하였다. 공력성능의 비교를 통해 겹침유도동력계수는 일정한 전진비 이후에는 로터 사이의 수평 거리의 영향은 거의 받지 않으며, 수직 거리의 제곱에 반비례하는 것을 알 수 있었다. 또한 전진비가 증가함에 따라 겹침유도동력계수는 증가하다가 감소하는 경향을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권6호
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• pp.445-451
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• 2018

본 논문에서는 현재 한국항공우주학회 공기역학부문위원회에서 주관하고 있는 EFD-CFD 비교 워크숍의 여러 과제 중 CASE 4 삼각날개(Delta Wing)의 천음속영역의 유동해석 결과를 작성하였다. 풍동실험은 추후에 진행될 예정이며, -5~20도 받음각 영역에서의 CFD 해석을 수행하였다. 해석을 수행한 마하수는 0.7, 0.85, 1.2이다. 삼각날개의 적합한 해석조건을 찾기 위해서 기준격자 크기를 조절하여 격자의존성 해석을 수행하였고, 선택한 격자로 받음각 변화에 따라 양력계수와 항력계수의 경향을 파악하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.693-702
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• 2015

본 논문은 NACA 익형의 블레이드를 가지는 다리우스 수직축 풍력발전기(VAWT)의 성능특성에 대한 연구이다. 다양한 설계변수를 이용한 다리우스 VAWT 의 최적 형상을 예측하기 위해서 블레이드 근처에서 나타나는 공력특성 및 박리유동, 유동과 블레이드 간의 상호작용, 이로 인해 유도되는 토크 및 출력특성 등을 분석하였다. 블레이드의 최적 형상 설계 및 주변 유동과의 상호작용 특성을 보기 위하여 다양한 인자들 (즉, 코드길이, 로터직경, 피치각, 블레이드의 두께비 및 비틀림각 등)을 고려하였다. 본 연구에서 연구결과로는 TSR 가 낮은 영역에서는 솔리디티가 큰 로터가 높은 출력계수를 가지는 반면, TSR 이 높은 영역에서는 솔리디티가 작은 로터가 높은 출력계수를 가진다. 블레이드의 익형이 안쪽으로 향하는 피치각은 $-2^{\circ}$와 비틀림각이 $0^{\circ}$ 일 때, 다리우스형 VAWT 가 최대 출력을 발생하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제20권2호
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• pp.37-45
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• 2015

A parametric study on the shapes of bobsleigh bumpers has been performed to reduce the aerodynamic drag. Effects of geometric parameters, such as leading angle of leading bumper, the ratio of minimum width to maximum width of leading bumper, the ratio of leading bumper length to trailing bumper length, trailing angle of trailing bumper, and the ratio of bumper height to installation location of bumper from the bottom of bobsleigh, on the aerodynamic performance of the bobsleigh were estimated using 3-D Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. The turbulence was analyzed using the shear stress turbulence model. Reynolds number based on the hydraulic diameter of the external flow channel was in the range of 150,000~1,000,000. Numerical results for drag coefficient were validated compared to experimental data. Ranges of the five geometric parameters were determined according to the rule of Federation Internationale de Bobsleigh et de Tobaganning. The aerodynamic performance of the bobsleigh sled was most sensitive to the leading angle of leading bumper and the ratio of minimum width to maximum width of leading bumper.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권1호
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• pp.12-24
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• 1998

The paper presents the mechanism of secondary flows and the associated total pressure losses occurring in turbine cascades with turning angle of about 127 and 77 degree. Velocity and pressure measurements are taken in seven traverse planes through the cascade passage using a prism type five hole probe. Oil-film flow visualization is also conducted on blade and endwall surfaces. The characteristics of the limiting streamlines show that the three dimensional separation is an important flow feature of endwall and blade surfaces. The larger turning results in much stronger contribution of the secondary flows to the loss developing mechanism. A large part of the endwall loss region at downstream pressure side is found to be very thin when compared to that of the cascade inlet and suction side endwall. Evolution of overall loss starts quite early within the cascade and the rate of the loss growth is much larger in the blade of large turning angle than in the blade of small turning angle.

• 한국전산유체공학회지
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• 제8권2호
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• pp.24-32
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• 2003

In this work, we propose a new idea of flapping airfoil design for optimal aerodynamic performance from detailed computational investigations of flow physics. Generally, flapping motion which is combined with pitching and plunging motion of airfoil, leads to complex flow features such as leading edge separation and vortex street. As it is well known, the mechanism of thrust generation of flapping airfoil is based on inverse Karman-vortex street. This vortex street induces jet-like flow field at the rear region of trailing edge and then generates thrust. The leading edge separation vortex can also play an important role with its aerodynamic performances. The flapping airfoil introduces an alternative propulsive way instead of the current inefficient propulsive system such as a propeller in the low Reynolds number flow. Thrust coefficient and propulsive efficiency are the two major parameters in the design of flapping airfoil as propulsive system. Through numerous computations, we found the specific physical flow phenomenon which governed the aerodynamic characteristics in flapping airfoil. Based on this physical insight, we could come up with a new kind of airfoil of tadpole-shaped and more enhanced aerodynamic performance.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권7호
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• pp.509-515
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• 2013

본 연구에서 익형 형상 설계를 위해 전역적 다목적 최적화 기법인 적응영역 다목적 유전자 알고리즘 코드를 개발하였다. 저마하수에서 최대 양력과 순항조건에서 최대 양항비를 동시에 만족시키기 위해 목적함수로 양력계수와 양항비를 선정하였으며, 익형 형상 설계를 위해 PARSEC 기법을 이용하였다. 그 결과 참조 익형 대비 나은 공력 특성을 나타내는 2개의 익형이 선택되었으며 최대 양력과 양항비는 첫 번째 익형에 대해 약 4.89%, 5.38% 증가하였으며, 두 번째 익형에 대해 약 7.13%, 4.33% 증가하였다.