풍력발전용 회전날개의 공력성능과 시동특성은 정격출력 및 운용방법 등의 전체적인 시스템 성능을 결정짓는 중요한 요소이다. 따라서, 풍력발전용 회전날개를 설계한 경우 공력성능과 풍속 및 깃각에 따른 시동특성은 반드시 검토되어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 수평축 풍력발전용으로 개발된 회전날개의 공력성능을 해석하기 위한 프로그램을 개발하였으며, 타당성 검증을 위해 상용화 되어있는 회전날개의 공력성능해석을 수행한 결과 회사측에서 제시한 실험치와 잘 일치함을 확인하였다. 또한 개발된 공력 해석 프로그램을 바탕으로 시동특성 해석 프로그램을 개발하여 분석한 결과 우리나라와 같이 저풍속에서 운용되는 풍력발전기에는 가변깃각 제어방식이 유리함을 확인하였다.
KARI is developing a satellite launch vehicle that is called KSLV(Korea Space Launch Vehicle)-I. During the flight, launch vehicles are exposed to aerodynamic heating conditions while flying at high Mach numbers in the atmosphere. KARI constructed Aerodynamic Thermal Simulation Facility to simulate aerodynamic heating on the ground. ATSF is a facility that can simulate given temperature profile using about 4,000 halogen heaters on fairing model. Aerodynamic heating profile is got from result of thermal analysis using MINIVER, Thermal Desktop, and SINDA/FLUINT. Aerodynamic heating test of fairing of KSLV-I was done using engineering model of payload fairing and Aerodynamic Thermal Simulation Facility. It was found that thermal analytic results show good agreement with aerodynamic heating test results within 6$^{\circ}$C at fairing inner surface. Also it was confirmed that maximum temperature of fairing nose-cone inner surface during flight is lower than allowable temperature limit.
한국형발사체 시스템설계 형상에 대해 전산유동해석(CFD) 기법을 이용하여 공력 특성 및 하중을 예측하였다. 이전 형상에 비하여 엔진 카울이 없어짐에 따라 축력과 수직력이 감소하였으며, 압력 중심이 전방으로 크게 이동하였다. 그리고 하중 해석을 위해 비행 중 및 발사대 대기 중의 공력 하중을 산출하였다. 공력 계수 및 공력 하중 해석 결과는 다음 설계 단계의 임무 설계 및 구조 해석 분야에 활용된다.
When a high speed train enters a tunnel, wind speed passing through the train in a tunnel section becomes higher due to the reverse flow to the direction of the train. The higher wind speed gives more aerodynamic forces to the pantograph on the train. Therefore, it is necessary to perform aerodynamic and dynamic analyses in order to check whether the current collection of the high speed train, entering the tunnel, still remain permissible or not. In this paper, the aerodynamic analysis has been performed under the assumption that a high speed train at 300 km/h enters a tunnel whose cross sectional area Is 107/㎡ and length is 1000m. In consideration of the aerodynamic analysis results, the dynamic analysis has been performed based on the catenary and pantograph dynamic models in SEOUL-PUSAN high speed rail, using the GASENDO developed by RTRI. In addition, the fatigue life of the contact wire has been reviewed using the Goodman diagram. Based on the analysis results, it is concluded that the increase of the aerodynamic forces on the pantograph in the tunnel section shall not affect characteristics of current collection adversely except that motions of the pantograph may be constrained by bump-stops.
전산해석과 풍동시험을 이용하여 유도형 활공탄약의 공력특성을 연구하였다. 전산해석으로는 반실험적 기법인 Missile DATCOM과 전산유체역학 해석프로그램인 FLUENT를 사용하였다. 유도형 활공탄약에 대해 양력 및 항력, 피칭모멘트 등을 계산하여 기본적인 공력특성을 확인하였으며 기존의 탄약과는 전혀 다른 공력특성을 갖는 것을 확인했다. 전산해석을 통해 얻은 결과는 풍동시험을 통해 얻은 결과와 대체적으로 유사했다. 반실험적 기법으로 얻은 결과 중 피칭모멘트 값은 풍동시험결과와 약간 차이가 났지만, 전체적으로 전산해석의 결과는 시험결과와 유사한 경향과 값을 나타냈다. 본 연구를 통해 유도형 활공탄약의 공력특성을 확인하였으며, 유도형 활공탄약 초기설계 시 공력특성 분석을 위해 반실험적기법 및 전산유체역학적 해석 기법을 적용할 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 교량 현장에서 계측한 풍속 스펙트럼을 풍동에서 구현하고, 콘크리트 사장교를 대상으로 공력 어드미턴스함수를 측정하였다. 그리고 현장 측정한 난류 특성을 바탕으로 콘크리트 사장교의 3차원 버페팅 해석을 수행하였다. 본 연구의 결과를 보면 적절히 공력 어드미턴스함수를 고려할 경우에 고려하지 않은 경우보다 버페팅 응답이 절반 가까이 줄어드는 것으로 나타났다. 그리고 격자난류를 사용할 경우에 저주파 영역에서 공력 어드미턴스 함수가 낮아서 풍하중을 과소평가할 가능성이 있는 것으로 나타났다. 공력 어드미턴스 함수가 버페팅 응답에 미치는 영향이 상당하므로 향후 교량의 버페팅 해석시 플러터계수나 능동난류로부터 추출한 공력 어드미턴스 함수를 사용할 것을 추천한다.
Computational approaches for the aerodynamic design and optimization are introduced. In this paper the aerodynamic design methods and applications, which have been applied to various aerospace vehicles at Konkuk University, are introduced. It is shown that system approximation technique reduces computational cost for CFD analysis and improves efficiency for the design optimization process.
This paper presents galloping analysis of multiple-degree-of-freedom (MDOF) structural roofs with multiple orientations. Instead of using drag and lift coefficients and/or their combined coefficient in traditional galloping analysis for slender structures, this study uses wind pressure coefficients for wind force representation on each and every different orientation roof, facilitating the galloping analysis of multiple-orientation roof structures. In the study, influences of nonlinear aerodynamic forces are considered. An energy-based equivalent technique, together with the modal analysis, is used to solve the nonlinear MDOF vibration equations. The critical wind speed for galloping of roof structures is derived, which is then applied to galloping analysis of roofs of a stadium and a high-rise building in China. With the aid of various experimental results obtained in pertinent research, this study also shows that consideration of nonlinear aerodynamic forces in galloping analysis generally increases the critical wind speed, thus enhancing aerodynamic stability of structures.
Aerodynamic torque of wind turbine is highly nonlinear due to the nonlinear interactions between wind and blade. The aerodynamic nonlinearity is represented by nonlinear power and torque coefficients which are functions of wind speed, rotational speed of rotor, and pitch angle of blade. It is essential from the viewpoint of understanding and analysis of dynamic characteristics for wind turbine to linearize the aerodynamic torque and define aerodynamic nonlinear parameters as derivatives of aerodynamic torque with respect to the three parameters. In this paper, a linearization method of the aerodynamic torque from power coefficient is presented through differentiating it by the three parameters. And steady-state values of three aerodynamic nonlinear parameters according to wind speed are obtained and their nonlinear characteristics are investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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