• 한국항공우주학회지
• /
• 제35권11호
• /
• pp.964-972
• /
• 2007

공기역학적으로 최대동력계수를 얻을 수 있도록 최적화된 블레이드를 장착한 수평축 풍력터빈 모델을 아음속 풍동에 장착하여 공력특성을 실험하였다. Upwind 방식과 downwind방식의 풍력 터빈 로터의 공력 특성을 비교하였을 때, 후자가 전자에 비해 측정토크의 교란이 더 크게 나타났으며, 이는 지지대에서 발생된 후류와 블레이드의 상호간섭이 원인으로 작용한다고 여겨진다. 블레이드 설치각이 0o인 경우에 설계 속도비 6에 해당하는 위치에서 최대 동력계수를 보여주고 있어 설계 조건을 잘 만족함을 알 수 있었다. 또한 음의 피치각 변화가 같은 값의 양의 피치각 변화에 비해 더 커다란 동력 감소가 발생되는 결과를 보여주었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제44권4호
• /
• pp.290-297
• /
• 2016

사각덕트에서 난류 유동장으로 분사되는 액체 제트의 액주 분열과 미립화 현상에 관한 LES를 수행하였다. 기체상태의 공기 유동 해석에 오일러리안 해법을 사용하고, 액적 추적을 위하여 라그랑지안 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동(two phase flow) 해석을 수행하였다. 액적 분열 모델, 아격자 스케일 모델 및 공간 차분법에 따른 액적 분열을 조사하였다. 액체 제트의 침투깊이를 경험식과 비교하였으며 경험식보다 약간 높음을 알 수 있었다. 제트 후류에서 사우터 평균직경에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.43-54
• /
• 2004

본 가시화 연구는 잠자리 유형 모델의 위상차에 관한 후류의 변화를 관찰함으로써 위상차 효과를 정성적으로 조사하기 위해 수행되었다. 본 가시화 실험에 사용된 잠자리 유형 모델은 잠자리의 날개 형상을 모방한 앞뒤 날개를 가진 쌍으로 구성되어 있으며, 잠자리의 플래핑 날개를 확대하여 제작하였다. 본 연구는 smoke-wire 기법을 통한 가시화 실험이 수행되었고, 정확한 날개위치각도를 찾기 위하여 동기화 조정장치가 사용되었다. 이때 날개위치각도의 불확실성은 약 $\pm$$1^{\cire}$정도이며, 순간 날개 위치각도는 $-16.5^{\cire}$에서 $22.8^{\cire}$까지 변한다. 본 실험은 앞ㆍ뒤 날개의 위상차가 $0^{\cire}$, $90^{\cire}$, $180^{\cire}$, $270^{\cire}$인 경우 수행되었다. 본 연구 결과 위상차 $90^{\cire}$, $180^{\cire}$, $270^{\cire}$에서는 Karman Vortex가 발생되지만, 위상차 $0^{\cire}$에서는 Karman Vortex 현상이 관찰되지 않는다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제59권3호
• /
• pp.141-148
• /
• 2022

A hybrid turbulence model has developed by combining a sub-grid scale model using dynamic k equation in LES with k-𝜔 SST model of RANS equation. To ascertain potential applicability of the hybrid turbulence model, fully developed turbulent channel flows at Re_𝜏=180 have been simulated of which computational domain has a top wall with coarse cells and a bottom wall with fine cells. The streamwise mean velocity and turbulent intensity profiles showed a good agreement with DNS data when using the hybrid model rather than using a single model in k-𝜔 SST or dynamic k equation models. Computational simulations of turbulent flows around KVLCC2 with a pre-swirl duct have been mainly performed using the hybrid turbulence model. Compared to the results obtained from RANS simulation with k-𝜔 SST model as well as LES with dynamic k equation SGS model, turbulent wakes of the duct in the present simulation using the hybrid turbulence model were very similar to that of LES. Also, the resistances acting on hull, rudder and duct in hybrid turbulence model were similar to those in RANS simulation whereas the viscous forces acting on the hull in LES had a significant error due to coarse cells inappropriate to the sub-grid scale model.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제46권1호
• /
• pp.41-51
• /
• 2018

무장 헬리콥터에서 발사되는 무유도 로켓은 로터 블레이드에 의한 내리흐름과 전후좌우 기동으로 인한 외풍에 의해 전체 궤적 및 사거리가 변화하므로, 내리흐름 효과를 고려하여 무유도 로켓의 궤적을 예측하는 것이 중요하다. 내리흐름 효과를 고려한 무유도 로켓의 궤적 및 사거리를 예측하기 위해, 본 연구에서 여러 외풍 조건에 따른 후류 영역을 Actuator Disk Model(ADM)로 계산하고 6 자유도 (6 DOF) 운동 해석으로 무유도 로켓의 자세 및 전체 비행 궤적을 예측할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘은 ADM 해석 결과를 6 자유도에 반영하여 다양한 초기 발사조건에서 무유도 로켓의 전체 궤적을 예측할 수 있고, 기존 Inflow model을 이용한 내리흐름 해석과는 다르게 동체와의 간섭효과를 고려하여 비교적 정확한 내리흐름 및 다양한 외풍 환경 조건으로 궤적을 예측 할 수 있다. 개발된 알고리즘을 이용하여, 내리흐름 효과에 의한 무유도 로켓의 자세 및 궤적 변화 메커니즘을 유효 받음각 변화와 기수 자세 안정성으로 규명하였다. 그리고 외풍으로 인해 변화하는 내리흐름 효과를 고려하여 무유도 로켓의 궤적변화와 사거리를 계산한 결과, 후방 외풍 시 최대 13% 사거리 증가를 보였다. 사거리 증가의 주요 요인으로 내리흐름 영역과 강도, 부차적 요인으로 외풍과 동체와의 간섭효과, 동압의 크기인 것을 밝혔다. 또한 사거리 변화량이 가장 큰 후방 외풍에서, 후방 외풍의 풍속이 증가함에 따라 로켓의 사거리가 증가하였다. 하지만 특정 후방 외풍 크기 이상에서 더 이상 로켓 사거리가 증가하지 않는 한계를 보였다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제25권7호
• /
• pp.982-990
• /
• 2019

최근 점점 더 많은 연구자와 정부에서 해양에너지 자원 개발에 대한 관심이 고조되고 있다. 장죽수도는 조류에너지 밀도가 높아 조류 발전소를 건설하기에 적합한 잠재적 후보지 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 ADCIRC 모델을 이용하여 장죽수도의 조류자원의 잠재량을 평가하기 위한 수치적 접근방식을 제시하고, 내부 코드를 이용하여 조석 특성을 입력 매개변수로 활용하여 1 MW급 규모의 조류에너지 변환장치를 대상으로 4개의 레이아웃으로 배열하고 후류 효과로 인한 연간 에너지 생산량에 관한 수치해석을 수행하였다. 그 결과 효율이 가장 좋은 배치는 연간 최대 12.96 GWh/year의 에너지를 생성할 수 있으며, 이 값은 후류 효과로 인한 에너지 손실을 고려하면 연간 0.16 GWh씩 감소될 수 있음을 보였다. 또한, 창낙조 때 터빈 요 각도를 변경함으로써 이 요소가 에너지 추출에 미치는 영향을 분석하였으며, 터빈 배열은 터빈 요 각도가 346°와 164°(북쪽에서 시계 방향으로)일 때 대조기와 소조기에서 차례로 최대 조류 에너지를 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권10호
• /
• pp.618-627
• /
• 2016

본 연구는 정사각형 단면 $180^{\circ}$ 곡관 내의 유동특성을 파악하기 위해 RSM 난류모델을 이용하여 작동유체, 입구의 공기속도, 관내의 표면조도, 곡률반경 및 수력직경 등의 다양한 유동인자를 변경하여 각도 위치별 속도분포특성을 수치해석을 통하여 고찰하였다. CFD 해석시 경계조건은 공기와 물의 입구온도를 288 K, 293 K로 설정하였고, 입구의 공기속도, 관내의 표면조도, 곡률반경 및 수력직경은 각각 3~15 m/s, 0~0.001 mm, 2.5~4.5D, 70~100 mm로 적용하여 해석을 수행하였다. 그 결과를 정리하면, 작동유체의 유동특성은 유체의 점성력 차이로 속도분포가 크게 달라짐을 알 수 있었고, 곡관부 내에서의 최대 속도프로파일은 $90^{\circ}$ 단면위치에서 X/D=0.8 영역으로 나타났으며, $180^{\circ}$ 단면위치에서는 Y/D=0.8 영역으로 나타났다. 그리고 관내의 표면조도가 낮고, 곡률반경이 클수록 속도변화율은 크게 변하여 나타냈다. 또한 곡관후류의 직관부에서 유동편차가 안정화되는 직관거리는 L/D=30 영역에서 나타내어 유량 계측시 유효한 측정위치로 잘 제시할 수 있었으며, 수력직경에 따라 곡관후류 직관부의 표준편차특성은 동일한 유속일 때 최소의 편차영역은 대체로 직관거리 L/D=15~30 범위로 나타났다.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제6권2호
• /
• pp.12-20
• /
• 1998

Exter ballistics of a typical high-speed projectile is studied through a flow-visualization experiment and an unstructured grid Navier-Srokes computation. Experiment produced a schlieren photograph that adequately shows the characteristic features of this complex flow, namely two kinds of oblique cone shocks and turbulent wake developing into the downstream. A hybrid scheme of finite volume-element method is used to simulate the compressible Reynolds-Averaged Navier-Stok- es solution on unstructured grids. Osher's approximate Riemann solver is used to discretize the cinvection term. Higher-order spatial accuracy is obtained by MUSCL extension and van Albada ty- pe flux limiter is used to stabilize the numerical oscillation near the solution discontinuity. Accurate Gakerkin method is used to discretize the viscous term. Explict fourth-order Runge-Kutta method is used for the time-stepping, which simplifies the application of MUSCL extension. A two-layer k-$\varepsilon$ turbulence model is used to simulate the turbulent wakes accurately. Axisymmetric folw and two-dimensional flow with an angle of attack have been computed. Grid-dependency is also checked by carrying out the computation with doubled meshes. 2-D calculation shows that effect of angle of attack on the flow field is negligible. Axi-symmetric results of the computation agrees well with the flow visualization. Primary oblique shock is represented within 2-3 meshes in numerical results, and the varicose mode of the vortex shedding is clearly captured in the turbulent wake region.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제36권1호
• /
• pp.30-36
• /
• 1999

본 논문에서는 교란 포텐셜을 기저로 하는 패널방법을 사용하여 정상 및 비정상 유동중의 덕트 프로펠러 성능해석을 수행하였다. 경계면은 쌍곡면패널로 이산화하였으며, 각 경계조건은 패널의 중심점에 적용하였고 Kutta조건의 수렴성 향상을 위해 Suh[1]의 방법을 사용하였다. 후류면의 위치계산을 위하여 덕트의 영향을 고려한 비선형 모델을 사용하였다. 비정상 유동중 해석은 시간영역에서 수행하였다. 수치적인 검증은 정상 및 비정상 유동중에 대해서 이루어졌으며 개발된 프로그램이 좋은 수렴성을 가지고 있음을 확인하였다. 날개와 덕트의 간격에 따른 날개의 순환분포 변화를 보였으며 No.19a 덕트를 갖는 Ka4-70 날개(피치비 1.2)에 대해 실험값과 개발된 프로그램의 수치결과를 비교하였다. 비교결과 실험값과 계산값은 좋은 일치를 보이고 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제39권12호
• /
• pp.1087-1096
• /
• 2011

본 연구의 목적은 오픈 소스 코드에서 제공하는 해석자의 알고리즘을 수정하여 로터의 유동 해석에 적합하도록 해석자를 확장하고, 이를 검증하는 것이다. 우선 로터의 추력에 의해 발생하는 후류에 의한 유동 흐름의 해석이 가능하도록 오픈 소스 코드인 OpenFOAM의 표준 해석자의 알고리즘을 개선하였다. 또한, 로터의 추력 예측을 위해서 깃요소 이론을 기반으로 한 가상 블레이드 기법을 적용하였다. 깃요소 이론에서의 유효받음각을 구하기 위한 로터 디스크 상의 속도 성분은 해석자 내에서 반복계산시마다 수렴되는 속도를 사용하였다. 개발된 로터 해석자를 사용하여 로터 유입류 해석을 수행하고 그 결과를 실험 결과 및 타 수치해석 코드의 결과와 비교하여 신뢰도를 검증하였다. 로터-동체 상호작용 해석을 통해 헬리콥터 시스템 전체에 대한 로터 해석자의 적용가능성을 확인하였다.