• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 2002.12a
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• pp.258-263
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• 2002

A numerical analysis using 2-D unsteady compressible program is conducted to explain characteristics of rotating stall such as rotating speed and number of stall cells in an one-stage axial compressor. Unlike an axial compressor which has only a rotor, in one-stage axial compressor a rotating stall is generated by rotor/stator interaction and tack pressure rising without any artificial disturbance and modeling. As a back pressure is raised, the separation of suction side at blades is increased uniformly, but because of the discrepancy of blockage effect by stator, the disturbances are generated to form a stall cell. Once the stall cell is formed, regularly the stall cell are rotating through rotor blades. When the speed of rotor is design speed the rotating speed of stall cell is $83.3\%$ of rotor rotating speed. When the speed of rotor is $80\%$ of design speed, the speed of rotating stall is $88.2\%$ of rotor speed. The number of generated stall cell are also varied for rotor speed and back pressure.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.34-34
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• 1998

차세대 비행체가 갖추어야 할 요건으로 다양한 작동 범위에서 다목적으로 사용될 수 있어야 한다는 점이다. 비행체는 작전시 초음속으로 순항해야 하며, 폭탄으로 손상된 비행장에서도 이륙하여 작동할 수 있도록 짧은 이륙과 착륙 거리를 가져야 하기 때문에 현재 비행체보다 더 큰 받음각에서 작동하여 비행시 뛰어난 기동성을 가져야 한다. 제어력을 향상시키기 위해서 받음각과 동압에 의존하지 않고 큰 제어 모멘트를 제공하는 차세대 방법은 엔진의 배기가스를 원하는 비행 방향으로 제어하는 것으로 이러한 방법을 추력 편향 제어(Thrust Vector Control)라고 한다. 기존 공력에 의한 비행 자세제어 방법은 속도의 2승에 비례하는 제어력을 발생하지만, 실속을 피해야하기 때문에 공기력을 이용한 날개 및 비행체의 받음각에 한계가 있어 비행체의 선회능력을 제한하며 고공에서 저속비행 하는 경우에는 공기의 밀도가 낮고 동압이 작게 작용하여 선회능력은 낮아진다. 그러나, 추력 편향 장치는 공력을 이용하지 않고 추력을 이용하기 때문에 실속에 의한 제한이 없어 큰 받음각(70$^{\circ}$-90$^{\circ}$)으로 선회할 수 있어 월등한 기동성을 발휘할 수 있다. 이러한 추력 편향 장치 중 제트 베인형은 소형화가 가능하고, 하나의 노즐로 수직, 수형 및 횡 방향의 3축 제어를 할 수 있어 많이 사용되고 있다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.27 no.5
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• pp.438-445
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• 2022

Blade efficiency decreases when the rotor speed is kept constant even though the wind speed is higher than the rated value. Therefore, a speed controller is used to regulate the rotor speed in the high-wind-speed region. In stall-blade wind turbine, the role of the speed controller is important because precise aerodynamic regulation is unavailable. In this study, an effective parameter design method of a PI speed controller is proposed to limit the speed overshoot of a type 4 wind turbine with stall blades even though wind gust occurs. The proposed method considers the efficiency characteristics of the stall blade and the mechanical inertia of the wind turbine rotor. It determines the bandwidth of the speed controller to comply with the speed limit during generator speed overshoot for the worst case of wind gust. The proposed method is verified through intensive simulations with a MATLAB/SIMULINK model and experimental results obtained using a 3 kW MG set of wind turbine simulator.

• Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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• v.2
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• pp.57-80
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• 1994

항공기에 사용되는 2차 조종면은 플랩, 탭, 스포일러 등 여러 종류가 있으며 이중 spoiler는 공력제어 기능을 가지고 항공기의 조종성에 영향을 미치는 조종면으로 속도 감속이나 옆놀이 조종용으로 사용된다. 본 연구에서는 비행제어용 spoiler 기능과 고양항력을 얻을 수 있는 새로운 장치인 고양항력 panel에 대한 공력특성 및 비행제어 특성에 대하여 연구하였다. 이러한 고양항력 panel은 재래식인 spoiler가 양력을 감소시키고 항력만 증가시키는 장치인데 반하여 양력과 항력을 동시에 증가 시킬 수 있는 새로운 장치로서 날개의 앞전 윗면에 스팬방향으로 설치하여 슬롯효과를 발생시킴으로써 최대 양력 받음각에서 앞전에서의 박리를 막아 비행기의 착륙시 양력의 급작스러운 감소로 인한 불안정성을 감소시키게 된다. 본 논문에서는 직사각형 날개 및 FA-200모형의 날개위에 고양항력 panel을 설치하여 풍동실험 및 수치계산을 한 결과를 기술하였다. 실험결과 직사각형 날개의 경우 고양항력 panel의 위치는 날개의 앞전에 설치할 경우 고받음각에서 실속지연의 효과와 함께 후방실속의 특성을 향상 시킬 수 있으며, 항력의 증가로 인한 스포일러 효과를 얻을 수 있다. 양항비특성은 고양항력 panel을 날개의 앞전에설치하고, 그폭이 시위의 1/5이고, 붙임각 ${\theta}$가 $10^{\circ}$, 높이가 시위의 3/20일때 받음각 $18^{\circ}$ 이후에서 우수한 특성을 나타내었다. FA-200 모형의 경우 옆놀이 모멘트계수는 받음각이 작을 때 고양항력 panel의 슬롯간격과 붙임각이 작을수록 커지나 받음각이 커지면 붙임각이 커짐에 따라 증가함을 알 수 있다. 또한 키놀이 모멘트계수는 크게 변화하지 않으나 항력 특성은 고양항력 panel의 붙임각이 증가함에 따라 증가하였다. 고양항력 panel의 붙임각이 큰 범위에서 (${\theta}$ =$10^{\circ}$) 공기력의 증가는 고양항력 panel의 시위가 날개시위의 30%이고 슬롯의 폭이 날개시위의 10%일때 증가하는 결과를 얻을 수 있다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.30 no.7
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• pp.20-28
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• 2002

In this paper, the aerodynamic performance prediction of a 30kW counter-rotating (C/R) wind turbine system has been made by using the momentum theory as well as the two-dimensional quasi-steady strip theory with special care on the wake and the post-stall effects. In order to take into account the wake effects in the performance analysis, the wind tunnel test data obtained for a scaled blade are used. Both the axial and rotational inductions behind the auxiliary rotors are determined through the wake model. In addition, the optimum chord and twist distributions along the blades are obtained from the Glauert's optimum actuator disk model considering the Prandtl's tip loss effect. The performance results of the counter-rotating wind turbine system are compared with those of the conventional single rotor system and demonstrated the effectiveness of the counter-rotating wind turbine system.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.59-59
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• 2017

무인 헬리콥터의 양력을 개선하기 위한 익형 설계 단계로서 두꺼운 익형(V1505A)과 얇고 처진 익형(V2008B)의 기본 두 익형의 특성을 예측하는데 있어 회전하는 블레이드의 현실적 조건을 반영한 3D 모델을 마련하고 성능을 예측하였다. Fluent를 이용한 400 mm 선형모델의 시뮬레이션에서는 V1505A 익형은 높은 받음각에서 안정적인 특성을 보인 반면 V2008B는 비교적 높은 동력효율 특성을 보였으나, 높은 받음각에서는 실속 이후 양력이 급락하는 특성을 나타낸다. 형성된 노드 수는 약 870,000개로 하였다. 시위길이 135 mm인 익형 V2008B의 형상은 ANSYS (Fluent v16.2)를 이용해 반경(길이) 1,502 (1,380) mm 의 로터 블레이드를 구성하였다. 충분하지 않은 유동장이 익형 표면에서의 유동의 영향에 영향을 주지 않도록 직경 20 m의 원방경계(far field)를 형성하였다. 사용된 매쉬의 형태는 정사면체 형태로 로터 표면으로부터의 첫 번째 두께 높이는 0.001 m이고 10개의 층으로 형성하였다. 정지 비행하는 헬리콥터의 상태를 가정하여 회전좌표계를 이용하여 정상상태의 유동을 해석하고 사용된 난류모델은 넓은 영역에서의 유동을 고려하여 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 내측그립 받음각 $6{\sim}22^{\circ}$에 대하여 현실적인 회전속도를 연동하여 600~1000 rpm을 적용하였다. 반복수(iteration)는 2000으로 하여 잔차값(residual)이 충분히 수렴하도록 하였다. 전체적으로 실제 헬리콥터가 발휘하는 양력보다는 낮은 수치로 예측되었으며 모델 및 해석 조건에 대한 검토가 필요해 보인다. 양력 값은 받음각 $10^{\circ}$에서 자중(약 68 kgf)을 극복하였고 받음각 $12^{\circ}$에 유상하중 20 kgf을 발휘하며 888 N의 양력을 보였다, 이어 받음각 $22^{\circ}$에서 실속 현상이 발생하였다. 받음각이 증가함에 따라 항력 역시 증가하였으며 받음각 $12^{\circ}$에서 121 N이었고 실속에 이르며 항력은 갑자기 증가할 것으로 예측된다. 본 연구는 변이 익형 개발의 선행 단계로 기본 익형에 대한 공력특성을 CFD 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 예측 값은 현실적 실험방법을 통하여 검증이 되어야 하며 이후 변이익형에 대한 예측과 설계가 가능하다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.04a
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• pp.373-375
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• 2003

상반회전 풍력발전 시스템의 경우 전방에 위치한 로터의 후류 효과를 적절히 반영하여 설계에 이용해야 한다. 본 연구에서는 이러한 로터의 후류효과 및 블레이드의 실속후 모델을 고려하여 30kW급 상반회전시스템의 설계형상에 대한 검토연구를 수행하였다 기본공력이론은 모멘텀 이론과 2차원 준정상 공기력 이론을 통합한 형태를 사용하였다. 로터의 후류영향을 고려하기 위해 축소형 풍차 블레이드 모델에 대한 풍동시험 결과를 적절히 이용하며, 이로부터 보조로터를 지난 후류의 축속도 및 각속도 성분을 결정하였다. 최종적으로 상반회전 시스템의 로터 반경 및 상호 이격거리 등을 고려한 성능해석을 수행하고 이로부터 최적 설계형상에 대한 파라미터 연구결과를 제시하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.550-555
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• 2014

전익기는 전쟁 중 등장해 활약했다는 점과 그 독특한 형태로 유명세를 타기 시작한 비행체의 한 종류이다. 공기역학적으로 동일한 속도로 비행할 때 일반적인 항공기와 비교해서 적은 동력으로 더 멀리 날수 있는 전익기의 특성과 그 발전방향을 보았을 때 동체의 익면적이 넓어 생기는 특성을 극대화 시키면서 더욱 독특한 형태의 비행체로 나타나는 모습이 원반형 비행체이다. 본 연구는 EDISON Simulation을 활용한 두 비행체의 공력특성 비교를 통해 실제로 원반형 비행체가 많이 쓰이지 않는 이유와 그 장단점에 대한 데이터를 확보했으며 특히 원반형 비행체의 경우 Cockpit 유무와 그 크기에 따라 실속각이 커지는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.6-6
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• 1998

중형항공기용 터보팬 엔진의 정상상태 및 천이상태 성능을 해석하고 제어기 설계를 위한 선형모델을 구하였다. 정상상태 성능해석은 설계점으로 선정한 지상정지조건과 최대상승조건(Mach=0.78, 고도=36000ft) 및 순항조건(Mach=0.78, 고도=39000ft)을 고려하였으며, 저압압축기의 공회전 상태에서 최대 회전속도까지의 부분부하성능해석을 수행하였다. 부분부하 성능해석 결과 90% RPM 조건에서 가장 연료소모율이 적어 경제적임을 알 수 있다. 동적 성능모사는 각각의 대기조건에서 연료가 Step 증가, Ramp 증가 및 감소, Step 증가 후 Ramp 감소하는 경우에 대해 수행하였다. 모사결과 고려된 모든 조건에서 연료의 Step 증가시 고압압축기의 터빈입구온도가 제한온도를 초과하여, 보다 빠른 가속과 최적의 성능을 위해서는 적절한 제어가 필요함을 알 수 있었다. 또한 최대상승조건에서 연료를 Step 증가시킬 경우 고압압축기에서 실속이 발생하여 이에 대한 대책도 필요함을 알 수 있었다.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.5 no.4 s.17
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• pp.32-39
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• 2002

The purpose of this 3-D numerical simulation is to calculate and examine the complex 3-D stall phenomena on the rotor blade and wake distribution of the wind turbine. The flow characteristics of 500kW Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) are compared with the calculated 3-D stall phenomena and wake distribution. We used the CFX-TASCflow to predict flow and power characteristics of the wind turbine. The CFD results are somewhat consistent with the BEM (Blade Element Momentum) results. And, the rotational speed becomes faster, the 3-D stall region becomes smaller. Moreover, the pressure distribution on the pressure side that directly gets the incoming wind grows high as it goes toward the tip of the blade. The pressure distribution on the blade's suction side tells us that the pressure becomes low in the leading edge of the airfoil as it moves from the hub to the tip. However, we are not able to precisely predict on the power coefficient of the rotor blade at the position of generating complex 3-D stall region.