본 연구에서는 Slotted flap을 장착한 WIG선(Wing In Ground effect ship)에서 발생하는 진동을 최소화하기 위해 WIG선의 공력특성을 수치적으로 분석하고 그에 따라 플랩 형상에 대하여 최적화를 진행하였다. 주 익형에 대한 형상은 NACA 4412로 고정한 상태에서 플랩의 각도와 x, y좌표를 설계변수로 설정하였으며, 그에 따라 설정한 평균 $C_L$값을 유지하면서 진동의 진폭 크기가 작아지도록 제한 조건 및 목적 함수를 설정하였다. 최적화된 익형에서 플랩과 주 익형 사이에서 분출되는 유체는 코안다 효과의 영향을 받아 플랩 윗부분을 타고 흐른다. 이로 인해 진동에 결정적인 영향을 미치는 박리영역이 억제되었으며, 진동이 최소화 되었다. 결론적으로 플랩의 최적화를 통하여 기본 설계 익형에서 89%의 진동이 저감되는 것과 동시에 Lift/Drag 96.2로 기본 설계 익형에 비해 4.1배 향상되었다.
In the present paper, a flap was optimized to maximize the lift. A 2-element fowler flap system was utilized for optimization with an initial shape of general aviation airfoil and a flap shape designed by Wentz. Response surface method and Hicks-Henne shape function were implemented for optimization. 2-D Navier-Stokes method was used to solve flow field around aGA(W)-1 airfoil with a fowler flap. Commercial programs including Visual-Doc, Gambit/Tgridand Fluent were used. Upper surface shape and the flap gap were optimized and lift for landing condition was improved considerably. The original and optimized flaps were tested in the KARI's 1-m low speed wind tunnel to examine changes in aerodynamic characteristics. For optimized flap tests, the similar trend to prediction could be seen but stall angle of attack was lower than what was expected. Also, less gap than optimized design delayed stall and produced better lift characteristics. This is believed to be the effect of turbulence model.
Recent high-speed trains around the world have achieved remarkable improvement in speed. In Korea, the new high-speed train with maximum speed of 400km/h has been developing through the 'Future High-Speed Rail System Project'. The improvement in train speed brings numerous aerodynamic problems such as strong aerodynamic resistance, noise, drastic pressure variation due to the crosswind or passing by, micro-pressure wave at tunnel exit, and so on. Especially, the nose shape of high-speed train is closely related to the most of the aerodynamic problems. Also the pantograph has to be considered for noise prevention and detachment problems. In this paper, the project, 'Research on the Aerodynamic Technology Advancement of the High-Speed EMU' is introduced briefly, which is one of the efforts for the speed improvement of the 'HEMU400x'. Finally, two main results of train nose and pantograph will be shown. First, the optimization of the cross-sectional area distribution of the high-speed train nose to reduce tunnel micro-pressure wave, and second, robust design optimization of the panhead shape of a pantograph.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.11
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pp.771-781
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2022
Sequential convex programming based performance analysis of the designed UAV is performed. The nonlinear optimization problems generated by aerodynamics are approximated to socond order program by discretization and convexification. To improve the performance of the algorithm, the solution of the relaxed problem is used as the initial trajectory. Dive trajectory optimization problem is analyzed through iterative solution procedure of approximated problem. Finally, the maximum final velocity according to the performance of the actuator model was compared.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.32
no.9
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pp.35-40
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2004
The high-speed wind tunnel test of rocket model was performed to investigate the effect of skirt configuration on aerodynamic load characteristics of nozzle. Test parameters were the length and diffusing angle of skirt. Test results showed that the gimbals actuator power could be reduced to 1/10 of that without skirt. The normalized test result was proposed to be used as database for skirt design.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.16
no.1
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pp.25-35
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2012
An endwall boundary layer fence technique was adapted to improve the aerothermal environment of a gas turbine passage. The shape optimization of the fence was performed to maximize the improvement. The turbine passage was simulated by a $90^{\circ}$ turning duct (ReD=360,000). The main purpose of the present investigation was to focus on finding a endwall boundary layer fence with minimum total pressure loss in the passage and heat transfer coefficient on the endwall of the duct. Anothor objective function was to minimize the area on the endwall of the duct. An approximate optimization method was used for the investigation to secure the computational efficiency. Results indicated that a significant improvement in aerodynamic environment can be achieved through the application of the fence. Improvement of the thermal environment was smaller than that of the aerodynamic enviroment.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2011.04a
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pp.406-413
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2011
This paper presents the shape optimization of a nonaxisymmetric endwall and endwall boundary layer fence which improve the aerothermal environment of a gas turbine passage. The endwall and fence methods were used simultaneously. The turbine passage was simulated by a $90^{\circ}$ turning duct ($Re_D$=360,000). The main purpose of the present investigation was to focus on finding a nonaxisymmetric endwall and boundary layer fence with minimum total pressure loss in the passage and heat transfer coefficient on the endwall of the duct. An approximate optimization method was used for the investigation to secure the computational efficiency. Results indicated that a significant improvement in aerothermal environment can be achieved through the application of a nonaxisymmetric endwall and boundary layer fence.
Kim, Chang-Joo;Park, Soo-Hyung;Shin, Ki-Cheol;Kim, Seung-Ho;Chung, Ki-Hoon;Kim, Seung-Bum
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.11
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pp.1060-1066
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2010
This paper focuses on the application of the proposed aerodynamic optimization techniques to design the blade planform of helicopter rotors. The design problems are formulated to maximize the hover figure of merit and the equivalent lift-to-drag ratio for high forward speed by optimally distributing airfoils, twist, and chord along the blade span. The numerical characters are investigated by solving various design problems. The advantages and limitations with the present design approach and the present modeling features for performance prediction are discussed. The recommendations for the required model refinements to get more accurate optimal configurations are addressed as future research areas.
본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 한국형 해상풍력터빈 블레이드의 최적형상설계를 위한 알고리즘을 구현하는 것이다. 블레이드 단면 익형의 양력과 항력 분포는 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 첫 번째 수준의 설계변수인 각각의 블레이드 지름과 축 회전수에서 익형의 공력변수들과 최소에너지손실 조건을 이용하여 두 번째 설계변수인 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 그리고 성능결과를 바탕으로 반응면을 구성하고, 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 첫 번째 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 목적함수를 죄대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 설계된 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 성능을 구하였다.
A 10kw wind turbine blade aerodynamic design was carried out using the self-developed program AeroDA. The concept, basic shape, and optimization were designed and verified. A performance analysis was carried out and the key factors in each design stage are summarized. In addition, a guide for the placement of cross-section airfoils constituting the blades is presented, and the importance of the stall margin test as a method of verifying aerodynamic design is summarized. In order to verify the design program AeroDA, we compared the results of the performance analysis with a specialized program DNVGL_Bladed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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