• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.253-256
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• 2006

BEMT나 wake method와 같이 2-D 에어포일의 데이터를 성능과 하중 해석에 이용하는 기법의 경우 에어포일 데이터의 정확도는 전체 결과에 큰 영향을 미친다. 풍력 블레이드와 같은 회정익에서는 2-D 에어포일 데이터를 실험 등을 통하여 정확히 얻어서 적용 시키더라도 예측 결과는 실제값과 큰 차이를 보이는 경우가 많다. 이는 회전익의 유동 특성에 의해 발생하는 실속 지연의 효과로 인한 것이며 이것은 입력에 사용되는 에어포일 데이터에는 반영되지 않으므로 자체적인 보정이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 현재 제시되어 있는 실속 지연 모델을 살펴보고 이를 불레이드의 성능과 하중 해석에 저용시켜 보아 그 유효성에 대하여 살펴보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.61.1-61.1
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• 2011

풍력 터빈은 복잡한 바람 조건에 노출되어 운용 되는 시스템으로서 경제성과 신뢰성을 확보하기 위해서는 이러한 조건하에서 시스템에 작용하는 정확한 공력 하중 예측이 필요하다. 여러 조건 중에서도 요에러는 풍향이 수시로 바뀌기 때문에 피할 수 없는 비정상 유동 중에 하나이다. 본 연구에서는 이러한 요에러 발생시 공력 하중예측을 적절히 예측하기 위해서 와류 격자 기법을 기반으로 하는 비선형 와류 보정기법을 적용하였다. 비선형 와류 보정기법은 실속 이후의 공력 예측을 위해 기지의 공력 테이블을 이용하는 방법으로서 실속 이후의 공력 테이블 값의 양력과 와류 격자 기법에서의 양력 값이 일치하도록 순환(circulation)을 분포시키는 기법이다. 또한 요에러시에 발생할 수 있는 동적 실속을 계산하기 위해 Beddoes-Leishmen 동적 실속 모델을 비선형 와류 보정 기법에 적용하는 연구를 수행하였다. 요에러시 공력 하중 예측에 관한 수치해석 기법 연구의 적절성을 알아보기 위해 NREL-Phase VI Rotor 실험 결과와 비교 하였다. 그 결과 기존의 여타의 기법들과 비교하여 본 연구에서 제안한 기법의 적절성을 확인 할 수 있었다. 앞으로 본 연구를 바탕으로 다양한 비정상 공력 조건에 대한 풍력 블레이드의 공력 하중 해석에 대해 수행할 계획이다.

• 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.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.2
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• pp.124-129
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• 2007

Prediction methods for a rotor averaged inflow in forward flight are investigated in this study. The investigated methods are Drees linear inflow model, Mangler & Squire model and free vortex wake(FVW) method. Predictions have been performed for a four-blade rotor operating at three different advance ratios i.e. 0.15, 0.23 and 0.30, at which experimental data are available. According to results, Drees model has a limitation for the inflow non-uniformity prediction due to an inherent linear characteristics. Mangler & Squire model has a reasonable accuracy except the disk edge region. KARI FVW method has very good accuracy and has better accuracy than the other FVW method especially in inboard region. However, there are some discrepancies in retreating side due to the dynamic stall effect and in near hub region due to the fuselage upwash effect.

• Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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• v.30 no.4
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• pp.57-64
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• 2022

A study on propllers for unmaned aerial vehicles is conducted using the open softwares. Since the shape of the propeller is closely related to the thurst characteristics of the propulsion system, adopting an appropriate propeller will significantly reflect stable aerodynamic performances. In this study, propellers for unmanned aerial vehicles were modeled by using OpenVSP and Propel for comparison, the thrust characteristics according to the number of blades and the diameter of the propeller were analyzed. In addition, the tendency of thrust characteristics according to various propeller pitch angles was confirmed. Based on the analysis results of this study, the applicability of the propeller shape to the design of the unmanned aerial vehicle was confirmed. It is shownthat the analysis results of this study can be utilized when modeling the propeller shape in research such as a conceptual design of unmanned aerial vehicle. In this case, it should be noted that OpenVSP does not involve the viscous effect of air.

• 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.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.9 no.1
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• pp.78-83
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• 2010

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.