• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.303-307
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• 2009

터빈 익렬 내의 2차유동손실은 터빈 익렬에서 발생하는 전체 공기역학적 손실의 $30{\sim}50%$ 차지한다. 따라서 터빈 효율 향상에 있어 개선해야 될 중요한 부분으로 인식되고 있다. 또한, 과거부터 2차유동에 의한 손실을 줄이기 위한 많은 연구들이 수행되어졌다. 본 논문에서는 2차유동손실을 일으키는 요인 중의 하나인 말굽와류의 강도를 감쇄시키기 위해 일반적인 날개 앞전에 설치한 판에 대해, 판의 설치 높이, 길이, 폭 및 두께 등의 형상변수를 설계변수로 정하여 이를 최적화 하였다. 연구를 위해 $FLUENT^{TM}$와 $iSIGHT^{TM}$를 이용하였다. 그리고 기준 모델의 경우보다 전압력 손실 계수가 약 7.5% 향상 되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.693-702
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• 2015

본 논문은 NACA 익형의 블레이드를 가지는 다리우스 수직축 풍력발전기(VAWT)의 성능특성에 대한 연구이다. 다양한 설계변수를 이용한 다리우스 VAWT 의 최적 형상을 예측하기 위해서 블레이드 근처에서 나타나는 공력특성 및 박리유동, 유동과 블레이드 간의 상호작용, 이로 인해 유도되는 토크 및 출력특성 등을 분석하였다. 블레이드의 최적 형상 설계 및 주변 유동과의 상호작용 특성을 보기 위하여 다양한 인자들 (즉, 코드길이, 로터직경, 피치각, 블레이드의 두께비 및 비틀림각 등)을 고려하였다. 본 연구에서 연구결과로는 TSR 가 낮은 영역에서는 솔리디티가 큰 로터가 높은 출력계수를 가지는 반면, TSR 이 높은 영역에서는 솔리디티가 작은 로터가 높은 출력계수를 가진다. 블레이드의 익형이 안쪽으로 향하는 피치각은 $-2^{\circ}$와 비틀림각이 $0^{\circ}$ 일 때, 다리우스형 VAWT 가 최대 출력을 발생하였다.

• Wind and Structures
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• 제23권2호
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• pp.127-142
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• 2016

Aerodynamic effects, such as drag force and flow-induced vibration (FIV), on civil engineering structures can be minimized by optimally modifying the structure shape. This work investigates the turbulent wake of a square prism with its faces modified into a sinusoidal wave along the spanwise direction using three-dimensional large eddy simulation (LES) and particle image velocimetry (PIV) techniques at Reynolds number $Re_{Dm}$ = 16,500-22,000, based on the nominal width ($D_m$) of the prism and free-stream velocity ($U_{\infty}$). Two arrangements are considered: (i) the top and bottom faces of the prism are shaped into the sinusoidal waves (termed as WSP-A), and (ii) the front and rear faces are modified into the sinusoidal waves (WSP-B). The sinusoidal waves have a wavelength of $6D_m$ and an amplitude of $0.15D_m$. It has been found that the wavy faces lead to more three-dimensional free shear layers in the near wake than the flat faces (smooth square prism). As a result, the roll-up of shear layers is postponed. Furthermore, the near-wake vortical structures exhibit dominant periodic variations along the spanwise direction; the minimum (i.e., saddle) and maximum (i.e., node) cross-sections of the modified prisms have narrow and wide wakes, respectively. The wake recirculation bubble of the modified prism is wider and longer, compared with its smooth counterpart, thus resulting in a significant drag reduction and fluctuating lift suppression (up to 8.7% and 78.2%, respectively, for the case of WSP-A). Multiple dominant frequencies of vortex shedding, which are distinct from that of the smooth prism, are detected in the near wake of the wavy prisms. The present study may shed light on the understanding of the underlying physical mechanisms of FIV control, in terms of passive modification of the bluff-body shape.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권12호
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• pp.924-930
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• 2008

Immersed boundary method (IBM) is the most effective method to overcome the disadvantage of LBM (Lattice Boltzmann Method) related to the limitation of the grid shape. IBM also make LBM possible to simulate flow over complex shape of obstacle without any treatment on the curved boundary. In the research, IBLBM was used to perform LBM simulation of a flow over a moving circular cylinder to determine the flow feature and aerodynamics characteristic of the cylinder. To ascertain the applicability of IBLBM on the moving obstacle near the wall, it was first simulated for the case of the flow over a fixed circular cylinder in a channel and the results were compared against the solution of moving cylinder in the channel using IBLBM. The simulations were performed in a moderate range of Reynolds number at each moving cylinder to identify the flow feature and aerodynamic characteristics of circular cylinder in a channel. The drag and lift coefficients of the cylinder were calculated from the simulation results. We have numerically confirmed that the critical Reynolds number for vortex shedding is Re=50 and the result is the same as the case of fixed cylinder. As the cylinder approaching to a wall (${\gamma}<2.5$), the 2nd vortex is developed by interacting with the wall boundary-layer vorticity. When the cylinder is very closed to the wall, ${\gamma}<0.6$, the cylinder acts like blockage to block the flow between the cylinder and wall so that the vortex developed on the upper cylinder elongated and time averaged lifting and drag coefficients abruptly increase.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권2호
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• pp.98-106
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• 2019

인간동력항공기의 날개는 고세장비의 형상을 가지고 있어 큰 굽힘변위가 발생한다. 본 논문에서는 고세장비 형상의 날개가 가지는 구조적인 한계를 붙임각을 변경함으로써 개선하고자 하였다. 날개의 익형 및 단면형상을 고정시킨 후 동일 수준의 양력 발생을 만족시킨다는 전제하에 붙임각의 변경에 따른 날개 끝단의 굽힘변위 변화 경향을 관측하였다. 이를 위해 유한날개의 양력, 항력, 모멘트 하중을 날개의 각 섹션에 분포시켰다. 그리고 EDISON의 "geometrically exact beam (GEB)" 프로그램과 "Variational Asymptotic Beam Sectional Analysis (VABS)" 단면해석 프로그램을 사용하여 변경된 설계안의 구조 안전도를 평가하였다. 또한, 다물체 동역학 해석 프로그램 DYMORE를 이용하여 본 논문에서 예측한 날개의 끝단 변위 예측값을 비교 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권3호
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• pp.147-155
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• 2022

항공기 및 철도차량 운용 중 발생하는 착빙 및 착설 현상은 공력 성능 감소와 주요 부품의 파손을 야기하기 때문에 시간에 따른 얼음 증식을 예측하는 것이 운용 안전 측면에서 매우 중요하다. 결빙수치해석은 실험적 방법에 비해 경제적으로 저렴하고 상사성 문제로부터 자유롭다는 점에서 결빙 형상을 예측하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있다. 그러나 결빙수치해석은 착빙노출시간을 multi-step으로 나누어 매 단계별로 정상상태를 가정하는 준정상상태(quasi-steady) 가정을 이용한다. 이러한 방법은 효율적인 해석이 가능하지만 연속적인 결빙 형상을 얻지 못한다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 차원축소기법을 활용하여 결빙 형상 데이터를 보간함으로써 시간에 따른 결빙 형상을 연속적으로 예측할 수 있는 모델을 만드는 것을 목적으로 한다. 서로 다른 100개의 결빙 조건에서 형성된 결빙 데이터에 대하여 차원축소모델을 적용하였으며, 학습 데이터의 수와 결빙 조건이 차원축소모델의 예측 오차에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.15-21
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• 2008

In modem wind power system of large capacity above 1MW, horizontal axis wind turbine(HAWT) is a common type. And, the optimum design of wind turbine to guarantee excellent power performance and its reliability in structure and longevity is a key technology in wind Industry. In this study, mathematical expressions based upon the conventional BEMT(blade element momentum theory) applying to basic 1MW wind turbine blade configuration design. Power coefficient and related flow parameters, such as Prandtl's tip loss coefficient, tangential and axial flow induction factors of the wind turbine analyzed systematically. X-FOIL was used to acquire lift and drag coefficients of the 2-D airfoils and we use Viterna-Corrigan formula to interpolate the aerodynamic characteristics in post-stall region. In order to predict the performance characteristics of the blade, a performance analysis carried out by BEMT method. As a results, axial and tangential flow factors, angle of attack, power coefficient investigated in this study.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2546-2551
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• 2007

Weather Strip(W/S) is a rubber part to proof water, sound and dust for opening and shutting devices including vehicle doors. And it requires high dimension precision and durability to proof water, noise, vibration and etc. But ironically it itself makes some wind noise because of some protuberance with glasses. The air flow analysis of door part of vehicle makes it possible to calculate and find out the cause of wind noise. In previous analysis, we focus on the numerical air flow analysis of the automobile side part. We do 2D-C.F.D first and 3D second. Through simulations, we can calculate the amount of sound pressure level at the glass run and find out the effects of glass run to make wind noise. Finally we can improve shape of glass run to reduce wind noise although it is small amounts of sound pressure reduction compared with total vehicle noise level.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권4호
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• pp.336-343
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• 2009

터빈 익렬 내의 2차유동손실은 터빈 익렬에서 발생하는 전체 공기역학적 손실의 30~50% 차지한다. 따라서 터빈 효율 향상에 있어 개선해야 될 중요한 부분으로 인식되고 있다. 또한, 과거부터 2차유동에 의한 손실을 줄이기 위한 많은 연구들이 수행되어졌다. 본 논문에서는 2차유동손실을 일으키는 요인 중의 하나인 말굽와류의 강도를 감쇄시키기 위해 일반적인 날개 앞전에 판을 설치하였으며, 판의 설치 높이 및 길이 등의 형상변수에 따라 발생된 말굽와류의 특성에 대해 연구하였다. 연구를 위해 $FLUENT^{TM}$를 이용하였다. 그리고 기준 모델의 경우보다 전압력 손실 계수가 약 4.0% 향상되었다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.105-111
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• 2013

Whirl tower test is conducted basically during helicopter rotor system development process. And for whirl tower test of rotor hub system, new design blade or existing blade which is remodeled for new rotor hub system is used. Because of simple shape and efficient aerodynamic characteristic, BO-105 helicopter blade is used for helicopter rotor hub development project widely. Originally BO-105 blade is used for hingeless hub system and blade root is used to flexure. So flap stiffness and lag stiffness at blade root area is relatively low compare with airfoil area. So, in order to apply the BO-105 blade to bearingless hub, blade root area have to be reinforced. And in this process, blade root area's section property is changed. In this paper, we suggest reinforcement method of BO-105 blade root area and study dynamic characteristic of bearingless rotor system with reinforcement BO-105 blade.