3차원 비정렬 격자를 이용한 로터-동체 공력 상호작용에 대한 수치적 해석을 수행하였다. 로터와 동체간의 상대적인 운동을 모사하기 위하여 해석 유동장을 회전하는 부분과 정지된 부분으로 나누어 계산하였다. 블레이드 끝단에서 생성되는 끝단 와류를 포착하기 위하여 준 비정상 적응 격자 기법을 도입하였다. 또한 낮은 속도로 전진 비행하는 헬리콥터 해석을 위해서 저 마하수 예조건화 기법을 적용하였다. 로터-동체 공력 간섭현상에 대한 검증을 위해 Georgia Tech 형상과 NASA에서 실험한 ROBIN 형상에 대한 실험 결과와 비교하여 본 연구 해석 기법이 타당함을 보였다.
본 연구에서는 충격파 및 유동박리효과를 고려하여 항공기 동체-날개 형상(DLR-F4)에 대한 천음속 공탄성 응답해석을 수행하였다. 시간 영역에서 전산유체역학, 유한요소모델 및 전산구조동역학 기법을 활용한 유체-구조 연계시스템을 적용하여 공탄성 해석을 수행 하였으며, 이를 이용하여 비행체의 설계에 정확하고 유용한 결과를 제시할 수 있다. 천음속 영역에서 항공기 동체-날개 형상에 대해 비선형 비정상 공력해석을 수행하기 위하여 6면체 구조 격자를 생성하였고, Navier-Stokes 방정식을 적용하였다. 항공기 동체-날개 형상의 정적 및 동적 공탄성 응답 특성을 파악하였고, 항공기 설계 및 시험 연구자에게 실제적이고 유용한 결과를 제시할 수 있다.
젊은 세대들은 스마트폰, 텔레비전, 컴퓨터 등 다양한 시각 매체들의 발달로 눈을 많이 사용함으로써 눈의 건강도 약화되고 있다. 이에 본 연구에서는 안구운동과 치료적 마사지로 안구근육을 자극하여 눈건강과 동체시력에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 20대의 대학생 38명을 대상으로 대조군(18명)과 실험군(20명)으로 나누고, 실험군은 안구운동과 치료적 마사지를 매일 30분씩, 주 5회, 4주 동안 실시하였다. 눈 피로도, 눈 뜬 상태 유지 시간, 안구표면온도, 동체시력은 연구 전과 4주 후에 측정하였다. 4주 후 눈피로도는 유의하게 감소하였고(p<.05), 눈 뜬 상태 유지 시간은 유의하게 증가하였다(p<.05). 안구표면온도는 유의한 차이가 나타나지 않았고(p>.05), 동체시력은 유의하게 증가하였다(p<.05). 따라서, 눈의 기능 증진과 눈 건강을 위하여 안구운동과 치료적 마사지를 권장한다. 눈 건강을 회복하고 예방하기 위한 연구자료로 활용되길 기대한다.
최근 로봇 기술은 전자공학, 컴퓨터, 기계공학 등의 비약적인 발전에 힘입어 다양한 용도에 사용되고 있다. 특히 로봇은 극한 환경에서 인간이 실천하기 어려운 작업을 수행할 수가 있으며, 인간과 함께 운용되거나 인간이 로봇을 무선으로 제어하여 현장을 확인을 할 수 있으며 이를 통하여 화재진압 및 인명구조를 수행할 수 있다. 이 때 무선 제어 로봇은 탐사 시 동체가 전복되더라도 지속적인 탐사가 가능해야 한다. 따라서 로봇의 동체보다 바퀴를 크게 하여 동체가 전복해도 동작이 가능하도록 한다. 본 논문에서는 무선 조정 자동차를 사용 하여 차체의 전복에도 충분히 제어 및 탐사가 가능한지 실험하고, 초음파센서로 하여금 능동적으로 장애물 회피를 하는 것을 목적으로 한다.
일반적인 전술유도탄에서 표적획득 센서로 사용되는 김발형 탐색기(Gimballed Seeker) 는 탐색기의 표적획득부가 유도탄의 동체운동과는 독립적으로 관성좌표계 상에서 표적을 지향하게 하여 비례항법 유도명령 생성에 필요한 유도탄/표적간의 시선 각속도 정보를 직접 제공한다. 반면 최근에는 탐색기 전체가 유도탄 동체에 고정됨으로써 정비보수 용이, 고장수리 감소, 단가감소 측면 등에서 유리한 동체고정 탐색기(Strapdown Seeker)에 대한 연구가 부분적으로 수행되고 있다. 그런데 동체고정 탐색기에서는 비례항법에 필요한 시선각속도가 직접주어지지 않고 탐색기 영상 평면에 맺힌 표적영상으로부터 유도명령생성에 필요한 정보를 추출하여야 한다. 본 연구에서는 먼저 스트랩다운 탐색기로부터 주어지는 표적정보를 바탕으로 언센티드 칼만필터(Unscented Kalman Filter, UKF)를 적용하여 유도탄과 표적간의 상대운동을 추정한다. 추정된 상대운동 정보를 이용하여 유도명령을 생성하고 유도탄과 표적간의 조우운동을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.
본 연구에서는 전산유체역학의 특징에 대한 이해를 위해 천음속 날개-동체 주위의 유동장을 In-house 전산유체 코드로 해석하여 시험 결과와 비교하였다. 날개는 RAE 101 익형 단면을 가진 RAE Wing 'A'이며 동체는 축대칭 형상이다. In-house 코드는 비정렬 격자 기반의 압축성 Euler/Navier-Stokes 해석 코드이다. 격자에 대한 의존도, 난류 모형, 공간차분 기법, 점성/비점성의 영향을 시험 결과와 비교하여 살펴보았다. 난류 모형은 $k-{\omega}$ 모형, Spalart-Allmaras 모형, $k-{\omega}$ SST을 적용하였고, 공간차분 기법은 Jameson의 인공 점성를 도입한 중앙 차분 기법과 Roe의 풍상 차분 기법을 적용하였다. 대체적으로 시험 결과를 잘 예측하였으나, 압력분포 및 충격파의 위치가 난류 모형 및 공간 차분 기법에 따라 조금씩 다르게 예측되었으며, 정확한 충격파 위치를 예측하기 위해서는 난류 점성 효과가 고려되어야 함을 알 수 있다.
플룸간섭 현상은 플룸에 의한 경계층 유동의 박리, 강한 전단층의 발생, 그리고 다수의 충격파들이 박리유동 및 전단층과 상호작용하게 되는 매우 복잡한 유동현상으로, 현재 미사일의 후미부에서 발생하는 플룸간섭 현상의 상세에 관해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 초음속 미사일의 동체후미부에서 발생하는 플룸간섭 현상의 특징 및 동체기저부에 설치된 다공확장벽(porous extension)의 플룸간섭 현상에 대한 영향을 수치해석적으로 조사하였다. 그 결과, 다공확장벽이 플룸에 의한 충격파와 경계층 유동의 박리를 완화시켜 미사일 동체의 제어성능이 향상될 수 있음을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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