• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 II
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• pp.1235-1241
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• 2001

Pantograph design process must be considered in terms of stability of aerodynamics and reduction of aeroacoustics. Furthermore Pantograph needs to be insensible to severe circumstance condition like typhoon, tunnel, a change of season. In this paper, robust design of panhead sections is conducted based on the Taguchi's design of experiment method. In the aeroacoustic noise analysis, an acoustic analogy using the Ffowcs Williams and Hawkings (FW-H) equation is used to calculate the flow induced sound pressure level. From the near-field CFD analysis data, the far-field noise is predicted at the positions of 25m away from panhead contact strips. Based on aerodynamic (CFD) and aeroacoustic (FW-H) analysis data, the optimal sizing and positioning ofpanhead elements are determined using robust design optimization method. Design parameters such as thickness, length and radius are controllable factors, while outdoor air temperature and atmospheric pressure are considered as uncontrollable factors in the context of Taguchi's approach. A number of CFD simulation and aeroacoustic analysis are performed based on orthogonal arrays. Using a parameter design procedure associated with signal-to-noise (SIN) ratio and sensitivity analysis, an optimal level of design parameters are extracted to minimize the disconnection ratio between contact strips and catenary system, and reduce the far-field aeroacoustic noise.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권7호
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• pp.20-28
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• 2002

본 연구에서는 로터의 후류 효과 및 실속 후 특성을 고려하여 30kW급 상반회전 풍차 시스템에 대한 공력성능 해석을 수행하였다. 기본 공력이론은 모멘텀 이론과 2차원 준정상 공기력 이론을 통합한 형태를 사용하였다. 로터의 후류영향을 고려하기 위해 축소형 풍차 블레이드 모델에 대한 풍동시험 결과를 적절히 이용하였으며, 이로부터 보조로터를 지난 후류의 축속도 및 각속도 성분을 결정하였다. 또한, Glauert의 최적 작동판 이론과 Prandtl의 익단손실 효과를 고려하여 30kW급 풍차 시스템에 대한 최적 시위 및 비틀림 분포를 구하였으며, 기존의 단일 로터 시스템과의 공력성능 비교를 통하여 상반회전 풍차 시스템의 효율성 및 우수성을 입증하고자 하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권1호
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• pp.33-40
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• 2013

Since most of yacht sails are made of thin fabric, they form cambered sail shape that can efficiently generate lift power by aerodynamic interaction and by external force delivered from supporting structures such as mast and boom. When the incident flow and external force alter in terms of volume or condition, the shape of sail also change. This deformation in shape has impact on the peripheral flow and aerodynamic interaction of the sail, and thus it is related to the deformation of the sail in shape again. Therefore, the precise optimization of aerodynamic performance of sail requires fluid-structure interaction (FSI) analysis. In this study, the simplified sail without camber was under experiment for one-way FSI that uses the result of flow analysis to the structural analysis as load condition in an attempt to fluid-structure interaction phenomenon. To confirm the validity of the analytical methods and the reliability of numerical computation, the difference in deformation by the number of finite element was compared. This study reproduced the boundary conditions that sail could have by rigs such as mast and boom and looked into the deformation of sail. Sail has non-linear deformation such as wrinkles because it is made of a thin fabric material. Thus non-linear structural analysis was conducted and the results were compared with those of analysis on elastic material.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권7호
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• pp.716-726
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• 2010

본 연구에서는 공기역학과 비선형 구조해석을 통합한 다분야 최적설계 최적화(MDO)프레임웍을 사용하여 항공기 날개의 설계를 수행하였다. MDO 문제 중 해결해야할 가장 큰 문제인 자동화를 해결하여 전 과정이 자동화되게 하였다. 공력해석은 FLUENT를 사용하였으며 이를 위한 격자는 CATIA의 파라미터 모델과 Gambit을 사용하여 자동으로 생성되도록 하였다. 전산구조해석을 위한 격자는 CATIA의 파라미터 모델과 NASTRAN- FX의 비주얼 베이직 스크립트를 사용하여 자동으로 생성되도록 하였다. 구조해석은 비선형성을 고려하여 ABAQUS를 사용하였다. 최적화 방법은 전역해를 구하기 유리한 반응표면법을 사용하였다. 목적함수는 날개 무게의 최소화이고 제약 조건은 양항비, 날개의 변위 그리고 구조응력량으로 정하였다. 그리고 설계변수는 가로세로비, 테이퍼비, 후퇴각 그리고 상하스킨의 두께로 정의하였다. 최적화 설계결과는 본 자동화 MDO프레임웍이 성공적으로 구성되었음을 보여주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권11호
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• pp.963-971
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• 2012

본 논문에서는 항공기 날개의 최적설계 툴을 개발하고, 다중하중스펙트럼 조건에서 항공기 날개의 구조부재에 대한 최적설계를 수행하였다. 공력하중을 계산하기 위해 2차원 CFD의 해석 결과를 사용하였다. 최적화 설계 변수는 리브 및 스파의 개수 및 위치와 두께를 선정하였다. 각각의 비행유형에 대한 순항속도에서의 공력해석 결과로 응력해석을 수행한 후, 피로하중 스펙트럼 임무선도를 활용하여 피로파손해석을 수행하였다. 다중하중 조건의 적용을 위해 손상누적법을 적용하였다. 응력해석에 이은 파손 해석을 포함하는 항공기 날개의 경량화를 진행하였다. 다변수 문제를 효과적으로 최적화하기 위해 PSO(Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 사용하였다.

• 항공우주기술
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• 제9권1호
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• pp.78-83
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• 2010

본 연구에서는 높은 양력을 얻기 위하여 플랩 형상 최적 설계를 시도하였다. 플랩 형태는 플랩 중에서 가장 효율이 좋은 파울러 플랩(fowler flap)이다. 플랩 설계는 최적화 기법을 활용하여 진행하였고 최적화의 초기 형상은 general aviation airfoil과 Wentz 등이 개발한 플랩이다. 최적화 방법으로는 반응면 기법 (Response Surface Method)이 사용되었으며, Hicks-Henne 형상함수가 사용되었고, GA(W)-1 익형과 fowler flap이 조합된 형상의 유동장에 대하여 Navier-Stokes 해석을 수행하였다. 상용 최적화 프로그램인 Visual-Doc, 격자 생성 프로그램인 Gambit/Tgrid, 그리고 유동해석에는 Fluent를 이용하였다. 플랩의 윗면 형상과 gap에 대한 최적화를 수행하여 착륙조건에서의 양력이 증가하였다. 초기 형상과 최적화된 형상의 공력특성 변화를 관찰하기 위하여 항우연의 1m 풍동에서 시험을 수행하였다. 최적화된 형상은 대체로 예측치와 비슷한 경향을 보이나, 이른 실속이 관찰되었다. 또한, 날개와 플랩 간의 간격을 설계치보다 좁혀 줌으로써 양력특성이 향상됨을 알 수 있었는데, 이는 설계시 사용된 난류 모델의 영향이라 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.1-11
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• 2018

본 논문에서는 시스템 엔지니어링을 기반으로 우주 발사체의 시스템 설계를 정립하여 통합 설계할 수 있는 프로세스를 정립하였다. 주어진 페이로드 중량과 궤적에 대한 임무 설계 결과를 바탕으로, 시스템 설계 단계에서는 추진, 무게 추정, 공력 등의 각 단위별 해석을 진행한 후 통합하여 최적 설계를 수행될 수 있도록 하였다. 최종 단계에서는 설계된 발사체를 3-자유도 궤적 최적화 시뮬레이션을 통해 임무를 수행할 수 있는지 확인하도록 프로그램을 구성하였다. 최적 설계 기법으로는 유전 알고리즘을 이용하였으며, 이를 이용하여 설계 시 고려해야 할 변수와 파라미터들의 최적 설계 결과를 제시하였다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제3권2호
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• pp.150-159
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• 2010

Laidback fan shaped film-cooling hole is formulated numerically and optimized with the help of three-dimensional numerical analysis, surrogate methods, and the multi-objective evolutionary algorithm. As Pareto optimal front produces a set of optimal solutions, the trends of objective functions with design variables are predicted by hybrid multi-objective evolutionary algorithm. The problem is defined by four geometric design variables, the injection angle of the hole, the lateral expansion angle of the diffuser, the forward expansion angle of the hole, and the ratio of the length to the diameter of the hole, to maximize the film-cooling effectiveness compromising with the aerodynamic loss. The objective function values are numerically evaluated through Reynolds- averaged Navier-Stokes analysis at the designs that are selected through the Latin hypercube sampling method. Using these numerical simulation results, the Response Surface Approximation model are constructed for each objective function and a hybrid multi-objective evolutionary algorithm is applied to obtain the Pareto optimal front. The clustered points from Pareto optimal front were evaluated by flow analysis. These designs give enhanced objective function values in comparison with the experimental designs.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.33-36
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• 2006

As the computing environment is rapidly improved, the interests of CFD are gradually focused on large-scale computation over complex geometry. Keeping pace with the trend, essential computational tools to obtain solutions of complex aerospace flow analysis and design problems are examined. An accurate and efficient flow analysis and design codes for large-scale aerospace problem are presented in this work. With regard to original numerical schemes for flow analysis, high-fidelity flux schemes such as RoeM, AUSMPW+ and higher order interpolation schemes such as MLP (Multi-dimensional Limiting Process) are presented. Concerning the grid representation method, a general-purpose basis code which can handle multi-block system and overset grid system simultaneously is constructed. In respect to design optimization, the importance of turbulent sensitivity is investigated. And design tools to predict highly turbulent flows and its sensitivity accurately by fully differentiating turbulent transport equations are presented. Especially, a new sensitivity analysis treatment and geometric representation method to resolve the basic flow characteristics are presented. Exploiting these tools, the capability of the proposed approach to handle complex aerospace simulation and design problems is tested by computing several flow analysis and design problems.

• Wind and Structures
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• 제27권1호
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• pp.41-57
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• 2018

Concentrated Solar Photovoltaic (CPV) is a promising alternative to conventional solar structures. These solar tracking structures need to be optimized to be competitive against other types of energy production. In particular, the selection of the structural parameters needs to be optimized with regards to the dynamic wind response. This study aims to evaluate the effect of the main structural parameters, as selected in the preliminary design phase, on the wind response and then on the weight of the steel support structure. A parametric study has been performed where parameters influencing dynamic wind response are varied. The study is performed using a semi-deterministic time-domain wind analysis method. Unsteady aerodynamic model is applied for the shape of the CPV structure collector at different configurations in conjunction with a consistent mass-spring-damper model with the corresponding degrees of freedom to describe the dynamic response of the system. It is shown that, unlike the static response analysis, the variation of the peak wind response with many structural parameters is highly nonlinear because of the dynamic wind action. A steel structural optimization process reveals that close attention to structural and site wind parameters could lead to optimal design of CPV steel support structure.