• 한국전산유체공학회지
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• 제2권1호
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• pp.29-36
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• 1997

자유흐름장에 놓여 있는 회전 와류쌍을 음원으로 갖는 비정상 유동장에서 사극음원이 음장에 미치는 효과를 알아보기 위해 이차원 음장 수치해석을 시도하였다. 비압축성 유동장에 대한 비정상 수력정보를 기반으로 오일러식에서 교란 압축성 소음항을 도출하였다. 원거리 자유 경계면은 비반사 경계조건을 이용하여 매우 안정된 해를 얻을 수 있었다. 계산된 결과들은 MAE 방법과 비교하여 정확도를 입증하였다. 본 연구를 통해 비압축성 압력교란을 원천항으로 하여 물체가 존재하지 않는 경우에도 사극음원에 의한 음장을 수치적으로 계산이 가능함을 입증하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제3권4호
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• pp.1-6
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• 2009

Aerodynamic noise is becoming the major source of annoyance for modern cars recently and is caused by many different noise sources in a car. Appropriate CFD technologies, therefore, have been developed to resolve the noise problems related with aerodynamics. It is necessary for designers to fully understand the relationship between vehicle aerodynamics and wind noise acoustics. In this study, we simulate the flow fields around two different shapes of side mirror models of passenger car and analyze the noise phenomena around one side mirror model that has lower drag than the other model using Fluent 6.3.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.57.1-57.1
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• 2011

본 논문에서는 소음을 저감하고 구조적 안전도를 향상시키기 위하여 10kW급 소형 복합재 풍력터빈 블레이드를 해석, 설계하였다. 풍력터빈 블레이드 설계의 기본 사항에 맞추어 블레이드의 스팬 길이는 약 4m, 중량은 30kg 내외가 되도록 설정하였다. 풍력발전기용 블레이드는 경량화가 중요하므로 유리섬유복합재 (glass fiber reinforce pastics), 탄소섬유복합재 (carbon fiber reinforced plastics)가 사용되었다. 본 설계에서는 Carbon prepreg (WSN3KY), Carbon UD(UIN150c), E-glass 등을 사용하였다. 상용 유한요소 프로그램인 NASTRAN을 이용해 Carbon prepreg (WSN3KY), Carbon UD (UIN150c)의 탄소섬유복합재만으로 구성된 블레이드 구조해석을 수행한 결과 중량 조건 및 강도의 안전도는 충족되었으나, 높은 가격을 감안하여 E-glass와 조합하여 블레이드를 재설계할 예정이다. 이번 설계는 소형 풍력발전용 블레이드 설계이므로 좌굴은 고려하지 않았으며, 향후 필요에 따라서 좌굴 및 피로해석도 수행하여 검증할 예정이다. 그리고 블레이드가 복합재로 구성되면 감쇠력이 감소할 가능성이 있다. 탄소섬유복합재로만 구성된 블레이드 구조해석에서도 최대 40cm의 변형이 예측되었으며, 감쇠값 저하 문제도 고려하여야 될 것 같아 BEMT (Blade Element Momentum Theory) 공력모델을 이용해 구조-유체 연성 결합 해석을 수행할 계획이다.

• 한국음향학회지
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• 제33권6호
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• pp.351-357
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• 2014

본 논문에서는 복합형 수직축 풍력발전기의 유동소음특성에 관한 연구를 수행하였다. 복합형 수직축 풍력발전기는 Savonius형과 Darrieus형을 동시에 사용하여 두 풍력발전기의 장점을 극대화하여 단점을 상쇄시키는 새로운 개념의 수직축 풍력발전기이다. 본 연구에서는 이러한 특성을 갖는 복합형 수직축 풍력발전기에 대하여, 복합 전산공력음향학 기법을 이용하여 풍력발전기에서 발생하는 유동소음을 예측하였다. 먼저, 전산유체역학 기법을 이용하여 터빈 주위의 비정상유동장을 예측하였다. 다음으로, 예측한 비정상유동장에 음향상사법을 적용하여 터빈으로부터 방사하는 유동소음을 예측하였다. 해석결과를 바탕으로 복합형 수직축 풍력발전기의 유동소음특성을 분석하였고, 이를 Savonius형 및 Darrieus형의 유동소음특성과 비교하였다.

• 한국음향학회지
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• 제37권5호
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• pp.292-299
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• 2018

자동차 외장 디자인은 차량의 첫인상을 만들지만, 엔지니어링 입장에서는 공력 및 바람소리 성능에 중요한 요소이다. 외장 디자인은 차량의 프로토 타입 시점에 변경하기는 불가능하기 때문에 차량 초기 디자인 단계에서 외장 디자인을 점검하고, 바람소리 수준을 예측하는 것이 중요하게 된다. 외장 디자인 요소 중 차량 바람소리에 중요한 A필라와 와이퍼에 대한 바람소리 해석 기법은 개발되어 적용되고 있으나, 해석 및 모델링 과정이 복잡하고 시간이 많이 소모되기 때문에 엔지니어입장에서 디자이너 및 설계자와 함께 A필라 및 와이퍼 형상별 기여도를 검토하기엔 시간적인 여유가 부족하게 된다. 본 논문에서는 최적화를 위하여 A필라 형상 및 와이퍼 형상에 따라 바람소리 해석 S/W인 PowerFLOW(PowerClay 모델링 S/W, SEA-Baced(Statistical Energy Analysis-Based) 실내소음 해석툴, Turbulent Acoustic Power 해석툴)를 이용하여 실내소음을 해석적으로 예측하고, 예측한 결과를 이용하여 반응 표면법을 이용하는 최적화 S/W인 modeFRONTIER를 이용하여 디자인 요소에 대한 반응면을 구축하여, 디자인 요소와 실내 소음간의 상관성을 구성하여, 디자인 단계에서 A필라와 와이퍼에 의한 바람소리 수준을 예측하였다. 최적화 결과 및 반응면 구축 예측 결과에 대하여 실제 시험을 통하여 예측 경향성을 판단하고, 해석 및 예측에 대한 신뢰성을 확인하였다. 최종적으로 해석 및 반응면 구축 과정을 통하여 A필라 및 와이퍼에 대한 차종별 CAT(Computer Aided Test) 분석툴을 개발하고, 실제 차량 개발 과정에 적용하여 효용성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제21권2호
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• pp.134-141
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• 2002

본 연구에서 곡선 와동 요소와 CVC (Constant Vorticity Contour) 후류 모델이 수평축 풍력 터빈의 공력 성능 및 소음을 예측하기 위해 사용되었다. 또한 2차 회귀에 근거하여 회전수의 예측을 하였다. 광대역 소음을 예측은 경험식에 근거한 방법을 사용하였다. 직선 와동요소 대신에 BCVE (Basic Curved Vortex Element)와 SIVE(Self Induction Vortex Element)를 사용하는 곡선 와동 요소를 사용하였으며 CVC 후류 모델에서 와동의 강도는 블레이드의 스팬방향 및 와동을 따라서 일정하다고 가정하였다. 이렇게 만들어진 자유 후류는 와동 격자를 대치한다. 본 방법은 여타의 방법에 비해 휠씬 적은 계산 시간을 요구하며 후류의 정확한 구조를 모사할 수 있었다. 검증을 위해서는 김준모의 실험과 Zond사의 Z-40FS의 모델을 성능 예측 결과와 WTS-4와 USWP를 소음 예측 결과와 비교하였다. 계산 결과는 실제의 실험치와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.416-421
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• 2001

This paper presents the numerical prediction of sound generated by viscous flow past a circular cylinder. The two dimensional flow field is predicted using FEM based Reynolds-averaged Navier-Stokes solver, and the calculated unsteady fluid field values are utilized by an acoustic code that implements Ffowcs Willianms-Hawkings(FW-H) equation. The integration surface used in acoustic analysis is extended from the cylinder surface to permeable surfaces. The 2D based CFD calculations overpredict the acoustic amplitude, however, if adequate correlation length is used, the predicted acoustic amplitude agrees well with experiment. The predictions using extended integral surface in FW-H equation show results that contain the characteristics of quadrupole - volume integration - noise term, and do not vary seriously with the integral surface location.

• 한국전산유체공학회지
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• 제2권1호
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• pp.37-45
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• 1997

벽면 근처에 가까이 위치하는 회전와류쌍을 음원으로 갖는 비정상 유동장에서 벽면이 음장에 미치는 효과를 알아보기 위해 이차원 음장 수치해석을 시도하였다. 비압축성 유동장에 대한 비정상 수력정보를 기반으로 오일러식에서 교란 압축성 소음항을 도출하였다. 원거리 자유 경계면은 비반사 경계조건을 이용하였으며, 벽면에서는 벽면 효과를 음향장에 고려하였다. 자유흐름장에 놓인 와류쌍이 대칭인 나선팔을 갖는 반면에, 벽면이 있는 경우엔 음파가 전달되는 경로를 따라 방향성이 존재함을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 벽면이 존재하는 경우에 비정상 수력정보를 이용하여 근거리와 원거리 음장을 동시에 수행할 수 있음을 알아내었다.

• 한국음향학회지
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• 제37권5호
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• pp.263-270
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• 2018

외부 유동소음 문제를 다루는 대부분의 산업현장에서 FW-H(Ffowcs Williams and Hawkings) 방정식을 이용한 복합전산공력음향 기법이 수치적인 효율성으로 인하여 널리 사용되고 있다. 그러나 사중극자항을 무시한 면적분 형태의 FW-H 방정식을 사용할 때 경우에 따라 무시할 수 없는 비물리적인 소음이 발생한다고 알려져 있다. 특히, 수중 프로펠러와 같이 날개 끝 와류 공동(tip vortex cavitation)이 하류방향으로 길게 형성되는 유동에 대해서는 적절하게 모델링하지 않으면 소음 예측의 정확도가 떨어지게 된다. 따라서 본 연구에서는 사중극자 보정항을 추가하여 적분면에서 FW-H 방정식으로부터 발생하는 비물리적인 음향을 저감시키고자 하였다. 먼저 FW-H 방정식에 기초하여 개발한 내부 예측코드의 정확성을 확인하기 위하여 에어컨 실외기에 사용되는 축류팬을 대상으로 검증을 수행하였으며, ANSYS Fluent의 결과와 비교하여 잘 일치하는 것을 확인하였다. 사중극자 보정항의 효과를 확인하기 위하여 등엔트로피 와류 전파에 대한 소음 해석을 수행하였으며, 사중극자 보정항에 의한 오차의 저감 효과가 발생하는 것을 확인하였다. 마지막으로 Clark-Y 수중익형에서 발생하는 공동 유동장을 대상으로 소음 해석을 수행하였으며, 공동이적분면을 통과할 때 발생하는 오차를 사중극자 보정항을 이용하여 저감할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.521-524
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• 2009

This study describes aerodynamic noise of high speed wind turbine system, which is invented as a new concept in order to reduce the torque of main shaft, for design parameters of the rotor blade. For parametric study of high speed rotor aerodynamic noise, Unsteady Vortex Lattice Method with Nonlinear Vortex Correction Method is used for analysis of wind turbine blade aerodynamic and Farassat1A and Semi-Empirical are used for low frequency noise and airfoil self noise. Parameters are chord length, twist and rotational speed for this parametric research. In the low frequency range, the change of noise is predicted the same level as each parameters varies. However, in case of broadband noise of blade, the change of rotational speed makes more variation of noise than other parameters. When the geometric angles of attack are fixed, as the rotational speed is increased by 5RPM, the noise level is increased by 4dB.