• Wind and Structures
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• 제20권4호
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• pp.509-525
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• 2015

A three-dimensional aerodynamic model and a vehicle dynamics model are established to investigate the effect of noise barrier on the dynamic performance of a high-speed train running on an embankment in crosswind in this paper. Based on the developed model, flow structures around the train with and without noise barrier are compared. Effect of the noise barrier height on the train dynamic performance is studied. Then, comparisons between the dynamic performance indexes of the train running on the windward track and on the leeward track are made. The calculated results show that the noise barrier has significant effects on the structure of the flow field around the train in crosswind and thus on the dynamic performance of the high-speed train. The dynamic performance of the train on the windward track is better than that on the leeward track. In addition, various heights of the noise barrier will have different effects on the train dynamic performance. The dynamic performance indexes keep decreasing with the increase of the noise barrier height before the height reaches a certain value, while these indexes have an inverse trend when the height is above this value. These results suggest that optimization on the noise barrier height is possible and demonstrate that the designed noise barrier height of the existing China Railway High-speed line analysed in this article is reasonable from the view point of the flow field structure and train dynamic performance although the noise barrier is always designed based on the noise-related standard.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.25-32
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• 2006

현대의 고성능 전투기는 공력성능 및 조종성능의 향상을 위하여 대부분 세로축 방향으로 항공기를 불안정하게 설계하는 정안정성 완화(Relaxed Static Stability) 개념을 채택하고 있다. 비행제어법칙의 설계 작업은 불안정하게 설계된 항공기에 안정성(Stability)을 부여하고, 주어진 비행임무에 대하여 만족스런 조종성능(Controllability)을 발휘할 수 있도록 비행성능을 조작하는 일련의 과정이다. 항공기의 세로축 운동은 장주기 및 단주기 운동이라는 2개의 감쇠진동 모드가 중첩되어 있다고 간주한다. 전투기에서 세로축 제어법칙설계는 장주기 모드가 설계대상으로 고려되지 않으며, 미 군사규격인 MIL-F-8785C에 정의되어 있는 단주기 모드(Short Period Mode)의 요구조건을 이용하여 주파수와 감쇠비를 최적화한다. 이 때, 제어법칙이 포함된 고차시스템을 저차 등가시스템으로 등가 시켜 판별한다. 현재까지 항공기의 단주기 운동 특성에 관한 연구는 활발하게 진행되어 왔으나, 장주기 운동 특성에 관한 연구는 그렇지 못하였다. 본 논문에서는 T-50 훈련기의 장주기 모드 운동 특성을 분석하기 위해 선형 및 비선형해석을 수행하였으며, 받음각제한기 및 자동 피치자세각 트림 명령이 세로축 운동에 미치는 영향성을 분석하였다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제18권1호
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• pp.1-8
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• 2021

This paper presents research on methods for the reduction of forklifts' noise level for the increased comfort and safety of its operator. A cooling fan with a high air volume flow rate installed in the forklift acts as an important design parameter which efficiently cools the heat exchanger system, helping to transfer internal heat from the engine room to the outdoors with both transmitted and diffracted opening noises. The cooling fan contributes significantly to both the forklift's emitted sound power and the operator room's noise level, thereby necessitating research on the forklift's reduction of acoustic power level and transmission. A noise analysis for various fan models with a biomimetic design based on eagle-wing geometry was conducted. In addition to the acoustic power generation, the aerodynamic performance of the cooling blade is also strongly influenced by the design of airfoil distribution, thereby requiring optimization. The cooling fans were fabricated and installed in the forklift in order to check the efficacy of the forklift engine's cooling, and the final version of the fan was measured for its ability to lower acoustic power level and cool the engine room. This study explains the aerodynamic and acoustic features of the designed fans with the use of BEM analysis and forklift test results.

• Composites Research
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• 제13권2호
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• pp.61-71
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• 2000

오늘날 항공기의 경량화를 위해 복합재료를 사용하는 것은 필수적인 설계 및 제작 요건이 되고 있다. 복합재료로 제작된 날개는 적층각에 따라 구조적 특성이 심하게 변화될 수 있기 때문에 설계시 최적의 적층각을 결정하는 것이 매우 중요한 문제이다. 따라서, 본 연구에서는 복합재료 날개의 적층각에 대한 정적 공탄성 최적화 연구를 수행하였다. 이를 위해 공력하중에 대한 복합재료 날개의 구조 평형상태를 구할 수 있는 정적 공탄성(하중재분포) 해석시스템을 개발하였으며, 유전자 알고리즘을 활용한 최적화 프로그램이 통합 개발되었다. 후퇴각이 있는 복합재료날개에 대하여 적층각 변화가 정적 공탄성 변형에 미치는 영향을 고찰하였으며, 구조 변형이 최소가 되는 경우의 최적 적층각 조건을 구하였다. 이를 토대로 실제 제작에 실용적인 적층각 조합에 대하여 정적 공탄성 특성을 최대화 할 수 있는 최적 적층각 조건이 제시되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권3호
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• pp.165-172
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• 2017

본 논문에서는 가정용 냉장고의 내부 냉기순환용 원심팬의 고성능/저소음 최적설계를 수행하였다. 최적설계를 위해 여러 독립변수들이 어떠한 종속변수에 영향을 줄 때 용이하게 적용할 수 있는 반응표면법을 사용하였으며, 블레이드의 입구각, 출구각, 내경을 독립변수로 선정하였다. 먼저 이를 통해 팬 블레이드의 유량을 최대화하였으며, 3-D 프린터를 이용해 샘플을 제작하였고, 만들어진 팬의 P-Q곡선을 측정하여 개선된 팬이 유량의 증가를 보임을 확인하였다. 또한 기존 팬과 동일한 유량을 가지도록 새로운 팬의 회전속도를 저감시킬 경우, 1.7 dBA의 소음 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권2호
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• pp.129-138
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• 2012

에너지 균형조건을 고려하여 중형 태양광 추진 고고도 장기체공 무인기의 다분야 통합 최적설계를 수행하였다. 무인기의 공력 모델로 Vortex Lattice Method (VLM)를 사용하였으며 Cruz가 제안한 중량분석 모델로서 비행체 중량을 추정하였다. 비행체의 세로 정안정성 확보를 위하여 꼬리날개의 부피비를 고정하고 정안정성을 확보할 수 있도록 꼬리날개의 위치를 결정하였다. 태양전지, 축전지, 비행 고도 등 사용가능한 에너지와, 비행체의 필요에너지를 비교하여 24시간 지속비행 가능성을 결정하였다. 태양 입사 에너지는 북위 $36^{\circ}$의 여름을 기준으로 하였으며, 주간비행 중 태양에너지를 이용한 상승비행으로 확보한 위치에너지를 이용하여 야간 비행에 필요한 에너지를 보충하였다. 이를 바탕으로, 무인기의 주요 치수, 중량 분포 최적 설계와 장기체공을 실현할 수 있는 비행전략을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권8호
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• pp.34-41
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• 2005

엔지니어링 분야의 병렬 컴퓨터 시스템은 일반적으로 초대형 구조해석이나 항공분야에 많이 적용되어 대형 설계문제의 긴 해석시간을 단축하였다. 슈퍼컴퓨터나 다수의 컴퓨터를 사용하여 해석시간을 단축하는 효과는 다분야통합최적설계의 설계시간을 줄이는데 사용 할 수가 있다. 하지만 기존의 상용 MDO 프레임워크의 다분야통합최적화 설계 프로세스는 해석 프로그램을 순차적으로 호출하는 방식으로 동작하여 설계 해를 도출하는 방식으로 비효율적이다. 본 연구에서는 이런 문제를 해결하기 위해서 병렬 설계 프로세스를 도입하여 수행할 수 있는 MDO 프레임워크를 개발하였다. 개발된 MDO 프레임워크를 검증하기 위해서 수식 문제 및 모터설계 문제와 헬기설계 문제를 적용하여 유효성을 검증하였으며, 설계 해를 도출하기 까지 걸리는 총 설계시간을 혁신적으로 줄임으로써 기존의 MDO 프레임워크에 비해 우수성을 증명하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권1호
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• pp.59-65
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• 2019

본 연구에서는 직구동방식의 보이스 코일 모터를 이용한 유도무기 날개 작동기의 최적 설계를 진행하였다. ANSYS Maxwell 상용프로그램으로 전자기장 해석을 수행하여 토크 성능 및 보이스 코일 모터의 특성을 예측하였으며, 운용 각도 범위에서 날개에 작용하는 공력부하가 가장 큰 구간인 양끝단에 해당되는 각도에서 최적화 설계를 수행하였다. 또한, 작동기의 주요 설계 변수를 선정하고, 최적화 설계를 위하여 반응면 기법(Response Surface Method)을 사용하였다. 반응면은 2차 함수로 구성하였고 2차 반응면 구성에 널리 쓰이는 중심합성법을 바탕으로 수치실험점들을 선정하였다. 구성된 반응면의 적합성은 수정결정계수로 판단하였으며, 최종적으로 최적화로 구해진 토크값은 전자기장 해석을 통한 토크값과 거의 동일함을 확인하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제1권3호
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• pp.331-351
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• 2014

The paper presents the development of numerical models referred to a morphing actuated aileron. The structural solution adopted consists of an internal part made of a composite chiral honeycomb that bears a flexible skin with an adequate combination of flexural stiffness and in-plane compliance. The identification of such structural frame makes possible an investigation of different actuation concepts based on diffused and discrete actuators installed in the skin or in the skin-core connection. An efficient approach is presented for the development of aeroelastic condensed models of the aileron, which are used in sensitivity studies and optimization processes. The aerodynamic performances and the energy required to actuate the morphing surface are evaluated and the definition of a general energetic performance index makes also possible a comparison with a rigid aileron. The results show that the morphing system can exploit the fluid-structure interaction in order to reduce the actuation energy and to attain considerable variations in the lift coefficient of the airfoil.

• Wind and Structures
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• 제10권6호
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• pp.555-576
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• 2007

Statistical analysis on the measured responses of a suspension bridge deck (Law, et al. 2007) show that vibration response at the first torsional mode of the structure has a significant increase at and beyond the critical wind speed for vortex shedding as noted in the wind tunnel tests on a sectional model. This paper further analyzes the measured responses of the structure when under typhoon conditions for any possible vortex shedding events. Parameters related to the lifting force in such a possible event and the vibration amplitudes are estimated with a single-degree-of-freedom model of the system. The spatial correlation of vortex shedding along the bridge span is also investigated. Possible vortex shedding events are found at both the first torsional and second vertical modes with the root-mean-square amplitudes comparable to those predicted from wind tunnel tests. Small negative stiffness due to wind effects is observed in isolated events that last for a short duration, but the aerodynamic damping exhibits either positive or negative values when the vertical angle of wind incidence is beyond ${\pm}10^{\circ}$. Vibration of the bridge deck is highly correlated in the events at least in the middle one-third of the main span.