• Wind and Structures
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• 제22권2호
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• pp.253-272
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• 2016

The paper concerns with the method and results of wind tunnel investigations of the Strouhal number (St) of a stationary iced cable model of cable-supported bridges with respect to different angles of wind attack. The investigations were conducted in the Climatic Wind Tunnel Laboratory of the Czech Academy of Sciences in $Tel{\check{c}}$. The methodology leading to the experimental icing of the inclined cable model was prepared in a climatic section of the laboratory. The shape of the ice on the cable was registered by a photogrammetry method. A section of an iced cable model with a smaller scale was reproduced with a 3D printing procedure for subsequent aerodynamic investigations. The St values were determined within the range of the Reynolds number (Re) between $2.4{\cdot}10^4$ and $16.5{\cdot}10^4$, based on the dominant vortex shedding frequencies measured in the wake of the model. The model was oriented at three principal angles of wind attack for each of selected Re values. The flow regimes were distinguished for each model configuration. In order to recognize the tunnel blockage effect the St of a circular smooth cylinder was also tested. Good agreement with the reported values in the subcritical Re range of a circular cylinder was obtained. The knowledge of the flow regimes of the airflow around an iced cable and the associated St values could constitute a basis to formulate a mathematical description of the vortex-induced force acting on the iced cable of a cable-supported bridge and could allow predicting the cable response due to the vortex excitation phenomenon.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.60-67
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• 1997

본 논문은 WIG 무인 조종 시험선, '한진1호'와 '한진2호'의 날개에 대한 3차 시험 결과를 수록하고 있다. 지난 95년 5월에 당 연구소에서는 '한진1호'를 설계 제작하여 시험비행에 성공하였으며, 아울러 지면효과에 따른 공기역학적 특성을 파악하기 위하여 풍동에서 여러가지 날개단면에 대한 양력 및 항력을 계측하였다. 이 실험결과에 의하면 지면에 가까워질수록 양력 및 양항비는 증가되지만, 그 특성들은 주로 날개 단면의 형상에 영향을 받고 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 논문에서는 우선 '한진1호'에 사용된 NACA6409 익형과 러시아에서 WIG선용으로 개발한 DHMTU계열의 익형 2종을 선택하고, 풍동실험을 통하여 그들의 양력 및 항력 특성을 비교하였다. 특히 본 실험에서는 종방향 운동에 대한 안정성을 파악하기 위해서 피칭모멘트를 계측 비교하였다. 실험결과에 의하면 피칭모멘트의 절대값은 코오드 길이의 1/4 에서 NACA6409 보다 DHMTU 계열이 적게 계측되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-7
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• 2003

익형에 대한 공력 최적설계 프로그램을 개발하였으며, 점성 유동장에 대한 보다 정확한 정보를 설계에 반영하기 위하여 나비어-스톡스 방정식을 사용하였다. 최적설계 방법으로는 민감도 해석을 위하여 수정유용방향탐색방법(Modified Method of Feasible Directions, MMFD)을 사용하였으며 이동거리 계산을 위하여 다항식 보간법을 사용하였다. 또한 설계시간을 단축하기 위하여 MPI를 사용하여 병렬화하였다. 전체 유동장을 8개의 영역으로 분할하였으며 분할된 영역은 지정된 프로세서에 할당하여 계산을 수행하였다. 민감도 계산을 위하여 각 프로세서에 할당하여 계산을 수행하였다. 민감도 계산을 위하여 각 프로세서에 각 탐색방향을 할당하여 민감도를 병렬계산하였다. 본 연구의 수행 결과 양력은 허용한도 내의 일정한 값을 유지하는 가운데 항력이 감소된 최적화된 익형의 형상을 설계할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권3호
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• pp.1-9
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• 2005

본 논문에서는 직접모사법을 이용하여 고 고도 희박 영역에서 로켓의 자세 제어에 필수적인 측면 제트 분사와 그에 따른 자유 흐름 유동과 측면 제트의 상호 작용에 대한 연구를 수행하였다. 밀도 차가 큰 자유 흐름 유동과 제트 유동을 동시에 모사하기 위해 입자 가중치 기법을 사용하였다. 두 수직한 평판 사이의 유동 및 측면 제트 분사에 의한 상호 작용 해석을 수행하였고 그 결과를 실험치와 비교하여 프로그램을 검증하였다. 좀 더 실제적인 로켓 모델로 blunted cone cylinder 형상에 대하여 받음각을 변화시켜가며 자유 흐름 유동과 측면 제트의 상호 작용에 대한 연구를 수행하였다. 표면 압력 차이의 분포를 기준으로 람다(lambda) 충격파와 후류의 영향을 토의하였다. 받음각이 있는 유동의 경우 leeward 방향으로는 제트와 자유 흐름 유동의 상호 작용이 약해지며, windward 방향으로는 상호 작용이 매우 강해지는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권5호
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• pp.27-35
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• 2019

스텔스 기술은 레이더 및 적외선 시커와 같은 탐지기로부터의 탐지를 피하는 기술이다. 특히 IR 미사일은 항공기 자체의 열을 감지하기 때문에 적외선 신호에 의한 탐지는 더욱 위협적이며 적외선 스텔스 기술은 항공기 및 UCAV(Unmanned Combat Aerial Vehicle)의 생존을 보장하는데 필수적이다. 본 연구에서는 UCAV 노즐 설계에 따른 공력 및 적외선 스텔스 성능 분석이 수행되었다. 수치해석 결과에 따르면 Double S형 노즐은 엔진의 고온부를 차폐할 수 있기 때문에 적외선 신호를 줄이는 데 효과적이다. 또한, Double S형 노즐에서 회전부 위치가 뒤쪽에 위치할수록 적외선 신호가 감소함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권9호
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• pp.629-641
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• 2019

고온, 고압의 연소가스에 의해 유입되는 많은 열을 효과적으로 차단하여 고체 로켓 노즐의 공력형상을 최대한 유지하면서 구조물의 온도 상승을 일정수준 이하로 제한하기 위해 연소가스와 접하는 위치에 내삭마성이 우수한 C/C 복합재 등의 내열재를, 그 배면에는 열확산계수가 낮은 단열재를 적용한다. 내산화성이 우수한 SiC/SiC 복합재는 가스터빈 엔진에 적용되고 있으며, 경량화와 내열성 향상으로 인해 엔진 성능 증가에 기여하고 있다. 극초음속으로 비행하는 스크램제트는 흡입 공기 온도가 매우 높아서 흡열 연료를 냉각제로 사용하는 C/SiC 구조물 개발 연구가 수행되고 있다. 본 논문에서는 고체 로켓 노즐, 가스터빈 엔진 및 램제트/스크램제트 추진기관에 사용되는 다양한 내열 복합재의 특성, 적용사례 및 개발 동향을 고찰하였다.

• 한국풍공학회지
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• 제22권4호
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• pp.163-169
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• 2018

본 연구에서는 운전 정지 상태로 회전하지 않는 수평축 해상 풍력터빈 로터에서 발생하는 풍하중을 풍속, 요 각도, 방위각, 피치 각도를 달리하면서 대기경계층 내에서 작동하는 조건으로 평가하였다. 하중 예측 결과의 검증을 위해 단순화 한 블레이드 형상에 대한 블레이드 요소이론과 단순 계산치를 이용하여 얻어낸 공력 하중을 상호 비교하였으며, 코드와 비틀림 각도가 블레이드 스팬 방향에 따라 변하는 NREL 5 MW급 대형풍력터빈 로터에 대해서는 NREL에서 개발한 FAST 해석 결과와 본 연구의 해석 결과를 비교함으로써 해석 결과의 정확도를 검증하였다. 로터의 하중은 허브 중심을 원점으로 하는 고정된 3축 좌표계에 대해서 힘과 모멘트로 표현되는 6분력 하중으로 나타내었다. 따라서 이 결과는 풍력터빈 시스템의 동적 거동 해석과 로터에서 발생되는 전도 모멘트를 견디기 위해 필요한 지지 구조물의 기초하중 자료로 적용할 수 있다.

• Wind and Structures
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• 제34권2호
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• pp.173-183
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• 2022

The galloping of iced conductors has long been a severe threat to the safety of overhead transmission lines. Compared with normal transmission lines, the ultra-high-voltage (UHV) transmission lines are more prone to galloping, and the damage caused is more severe. To control the galloping of UHV lines, it is necessary to conduct a comprehensive analysis of galloping characteristics. In this paper, a large-span 1000-kV UHV transmission line in China is taken as a practical example where an 8-bundled conductor with D-shaped icing is adopted. Galerkin method is employed for the time history calculation. For the wind attack angle range of 0°~180°, the galloping amplitudes in vertical, horizontal, and torsional directions are calculated. Furthermore, the vibration frequencies and galloping shapes are analyzed for the most severe conditions. The results show that the wind at 0°~10° attack angles can induce large torsional displacement, and this range of attack angles is also most likely to occur in reality. The galloping with largest amplitudes in all three directions occurs at the attack angle of 170° where the incoming flow is at the non-iced side, due to the strong aerodynamic instability. In addition, with wind speed increasing, galloping modes with higher frequencies appear and make the galloping shape more complex, indicating strong nonlinear behavior. Based on the galloping amplitudes of three directions, the full range of wind attack angles are divided into five galloping regions of different severity levels. The results obtained can promote the understanding of galloping and provide a reference for the anti-galloping design of UHV transmission lines.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제11권2호
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• pp.127-148
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• 2024

Estimating cable tension is important in the maintenance of cable structures, such as cable-stayed bridges. In practice, the higher-order vibration method based on natural frequencies is used. In recent years, dampers have been installed onto cables to suppress aerodynamic vibration. Because the higher-order vibration method is suitable to cables without a damper, the damper must be removed before using this method. Because damper removal is time-consuming and labor-intensive, a previous study proposed a tension estimation method for a cable with a damper based on the natural frequencies, which does not require the damper's removal. However, the previous method relies on the modeling accuracy of the damper's complex stiffness. The damper design formula, while intended for design purposes, does not consistently reflect the damper's actual complex stiffness. Therefore, the estimation accuracy deteriorates when the damper's actual complex stiffness deviates from the damper design formula. With this background, this paper introduces a novel tension estimation method based on mode shapes, which circumvents damper modeling errors since mode shapes are independent of the damper's complex stiffness. In the numerical verification using 90 models, the proposed method estimated tension accurately with an estimation error within 0.59%. In the experimental verification, the proposed method estimated tension accurately with an estimation error within 4.17% except for one case, while the previous method had an estimation error of 44% when the damper design formula was used. The proposed method was found to be superior to the previous method in terms of accuracy and practicality by numerical simulation and experiment.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권4호
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• pp.34-42
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• 2024

본 연구에서는 다양한 비행 특성을 갖는 무인기에 적용 가능한 모핑 기술의 개발을 탐구하였다. 기존의 모핑 기술은 추가적인 메커니즘과 구동 장치를 필요로 하며, 이로 인해 날개 내부에 리브나 스파 등을 구성하는 것이 어려워 구조적 불안정을 초래할 수 있다는 문제가 있었다. 이를 극복하기 위해 변형 중 연속 표면을 유지하며 캠버의 형상과 시위의 길이가 동시에 변하는 VCC(Variable-Camber Variable-Chord) 모핑 플랩을 개발하였다. 더불어, 이러한 모핑 플랩을 적용한 무인기 날개의 설계와 제작을 수행하였다. 이러한 날개는 구조물의 부재와 구조적 불안정성을 해결하기 위한 특수한 형상을 개발하여 안정성을 확보하였다. 또한, 모핑 메커니즘과 모핑 날개의 성능을 검증하기 위해 비행하중을 모사한 구조 실험과 실제 비행 실험을 수행하였다. 마지막으로, 모핑 날개의 성능을 확인하기 위해 풍동 실험을 실시하여 결과를 공력해석과 비교하였다. 이를 통해 새로운 모핑 기술의 효과적인 적용 가능성을 확인하였다.