• Wind and Structures
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• 제27권5호
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• pp.325-336
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• 2018

The physical infrastructure of the power systems, including the high-voltage transmission towers and lines as well as the poles and wires for power distribution at a lower voltage level, is critical for the resilience of the community since the failures or nonfunctioning of these structures could introduce large area power outages under the extreme weather events. In the current engineering practices, single circuit lattice steel towers linked by transmission lines are widely used to form power transmission systems. After years of service and continues interactions with natural and built environment, progressive damages accumulate at various structural details and could gradually change the structural performance. This study is to evaluate the typical existing transmission tower-line system subjected to synoptic winds (atmospheric boundary layer winds). Effects from the possible corrosion penetration on the structural members of the transmission towers and the aerodynamic damping force on the conductors are evaluated. However, corrosion in connections is not included. Meanwhile, corrosion on the structural members is assumed to be evenly distributed. Wind loads are calculated based on the codes used for synoptic winds and the wind tunnel experiments were carried out to obtain the drag coefficients for different panels of the transmission towers as well as for the transmission lines. Sensitivity analysis is carried out based upon the incremental dynamic analysis (IDA) to evaluate the structural capacity of the transmission tower-line system for different corrosion and loading conditions. Meanwhile, extreme value analysis is also performed to further estimate the short-term extreme response of the transmission tower-line system.

• 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.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.29-39
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• 2021

대도시 도심의 교통 정체를 해결하기 위한 방법의 하나로 전기수직이착륙 개인항공기(eVTOL PAV)를 활용한 도심항공 모빌리티(UAM)의 관심이 증가하고 있다. 도심항공 모빌리티에 사용할 비행체인 eVTOL은 추진방식에 따라 복합형, 틸트 로터형, 틸트 날개형, 틸트 덕티드 팬형, 멀티콥터형으로 분류된다. 본 연구에서는 멀티콥터형인 에어버스사의 시티에어버스를 기본 모델로 주어진 임무 형상에 맞게 역설계 기법을 사용하여 기본 개념설계를 수행하였다. 공력해석 프로그램인 OpenVSP를 사용하여 표면적과 양항비, 항력계수를 계산하였다. 각 임무 구간별 소요되는 동력을 계산하였고, 그에 맞는 배터리와 모터를 비교하여 선정하였다. 또한 eVTOL 구성품별 중량을 추정하여 전체 총 중량을 예측하였다.

• Wind and Structures
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• 제35권1호
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• pp.55-66
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• 2022

Tall buildings are often subjected to steady and unsteady forces due to external wind flows. Measurement and mitigation of these forces becomes critical to structural design in engineering applications. Over the last few decades, many approaches such as modification of the external geometry of structures have been investigated to mitigate wind-induced load. One such proven geometric modification involved the rounding of sharp corners. In this work, we systematically analyze the impact of rounded corner radii on the reducing the flow-induced loading on a square cylinder. We perform 3-Dimensional (3D) simulations for high Reynolds number flows (Re=1 × 105) which are more likely to be encountered in practical applications. An Improved Delayed Detached Eddy Simulation (IDDES) method capable of capturing flow accurately at large Reynolds numbers is employed in this study. The IDDES formulation uses a k-ω Shear Stress Transport (SST) model for near-wall modelling that prevents mesh-induced separation of the boundary layer. The effects of these corner modifications are analyzed in terms of the resulting variations in the mean and fluctuating components of the aerodynamic forces compared to a square cylinder with no geometric changes. Plots of the angular distribution of the mean and fluctuating coefficient of pressure along the square cylinder's surface illustrate the effects of corner modifications on the different parts of the cylinder. The windward corner's separation angle was observed to decrease with an increase in radius, resulting in a narrower and longer recirculation region. Furthermore, with an increase in radius, a reduction in the fluctuating lift, mean drag, and fluctuating drag coefficients has been observed.

• Wind and Structures
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• 제35권2호
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• pp.83-92
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• 2022

When the rolling stocks run on the curve, the external rail has to be lifted to a certain level to balance the centrifugal force acting on the train body. Under such a situation, passengers may feel uncomfortable, and the slanted vehicle has the potential overturning risks at high speed. This paper conducted a wind tunnel test in an annular wind tunnel with φ=3.2 m based on a 1/20^th scaled high-speed train (HST) model. The sensitivity of Reynolds effects ranging from Re = 0.37×10⁶ to Re = 1.45×106 was tested based on the incoming wind from U=30 m/s to U=113 m/s. The wind speed covers the range from incompressible to compressible. The impact of roll angle ranging from γ=0° to γ=4° on train aerodynamics was tested. In addition, the boundary layer development was also analyzed under different wind speeds. The results indicate that drag and lift aerodynamic coefficients gradually stabilized and converged over U=70 m/s, which could be regeared as the self-similarity region. Similarly, the thickness of the boundary layer on the floor gradually decreased with the wind speed increase, and little changed over U=80 m/s. The rolling moment of the head and tail cars increased with the roll angle from γ=0° to γ=4°. However, the potential overturning risks of the head car are higher than the tail car with the increase of the roll angle. This study is significant in providing a reference for the overturning assessment of HST.

• Wind and Structures
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• 제34권5호
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• pp.395-405
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• 2022

Tornado-induced damages to high-rise buildings and low-rise buildings are quite different in nature. Tornado losses to high-rise buildings are generally associated with building envelope failures while tornado-induced damages to low-rise buildings are usually associated with structural or large component failures such as complete collapses, or roofs being torn off. While studies of tornado-induced structural damages tend to focus mainly on low-rise residential buildings, transmission towers, or nuclear power plants, the current rapid expansion of city centers and development of large-scale building complexes increases the risk of tornadoes impacting tall buildings. It is, therefore, important to determine how tornado-induced load affects tall buildings compared with those based on synoptic boundary layer winds. The present study applies an experimentally simulated tornado wind field to the Commonwealth Advisory Aeronautical Research Council (CAARC) building and estimates and compares its pressure coefficient effects against the Atmospheric Boundary Layer (ABL) flow field. Simulations are performed at the Wind Engineering, Energy and Environment (WindEEE) Dome which is capable of generating both ABL and tornadic winds. A model of the CAARC building at a scale of 1:200 for both ABL and tornado flows was built and equipped with pressure taps. Mean and peak surface pressures for TLV flow are reported and compared with the ABL induced wind for different time-averaging. By following a compatible definition of the pressure coefficients for TLV and ABL fields, the resulting TLV pressure field presents a similar trend to the ABL case. Also, the results show that, for the high-rise building model, the mean and 3-sec peak pressures are larger for the ABL case compared to the TLV case. These results provide a way forward for the code implementation of tornado-induced pressures on high-rise buildings.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권12호
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• pp.857-866
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• 2022

고정익 UAV는 다른 항공기 플랫폼보다 항속거리와 항속시간에서 큰 이점을 가진다. 이러한 이유로 군에서 정찰용으로 많이 사용된다. 본 연구에서는 랜딩기어를 포함한 고정익 UAV의 모델링을 실시하고, 비행조종컴퓨터에 사용될 유도 및 제어기 설계 및 HILS 환경 구축을 실시하였다. 또한 이륙, 순항, 착륙의 모든 과정을 자동으로 수행하는 오토파일럿 시스템을 제작하였다. 연구에 사용한 고정익 UAV를 Datcom 및 AVL 공력해석 소프트웨어를 사용하여 공력계수를 추출하고 6자유도 모델링을 실시하였다. 비행조종컴퓨터는 항공기의 16개의 비행모드를 분별하여 Carrot Chasing 기반 유도 명령을 생성하는 유도기와 Nonlinear Dynamic Inversion 기법을 사용한 제어기로 구성되어있다. SIMULINK를 사용하여 구현된 모델링과 비행조종컴퓨터는 RTNgine을 사용하여 HILS 환경을 제작하여 고정익 UAV의 통합 시뮬레이션 환경을 제작하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.63-71
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• 2023

본 연구에서는 NACA 0012 에어포일을 사용하여 히브와 피치 진동운동의 주파수가 다른 경우에 대하여 피치진동운동의 진폭에 에어포일의 비정상 공력 특성에 미치는 영향을 수치적으로 연구했다. 양력계수는 주파수비가 1.0인 경우 피치진동운동의 진폭이 30°와 20°인 경우 양력계수 값이 크지 않았으나 10°인 경우 양력계수값이 크게 증가했다. 주파수비가 0.5인 경우 양력계수값은 전체적으로 주파수비가 1.0인 경우보다 큰 값을 가졌으며, 진폭이 감소할수록 양력이 크게 증가하였다. 항력계수는 주파수비가 1.0인 경우 전체적으로 추력이 크게 발생하였으며 진폭이 감소할수록 추력의 크기가 감소하였다. 주파수비가 0.5인 경우 피치진동운동의 진폭이 30°인 경우 항력이 발생하였으나 진폭이 10°인 경우 추력이 발생하였다. 향후 본 연구를 확장하여 에어포일의 히브진동운동의 진폭변화에 따른 비정상 공력 특성 변화를 연구할 계획이다.

• 환경영향평가
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• 제26권1호
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• pp.11-26
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• 2017

철도 소음의 환경영향평가 업무에 있어서 소음도에 대한 정확한 예측이 중요하지만, 국내에서는 overall 소음도의 거리별 측정을 통한 경험식이 근사적으로 이용되고 있다. 본 논문에서는 소음원과 소음전파의 주파수 특성을 고려하여 철도 소음의 예측 정확도를 향상할 수 있는 예측 모델을 제안하였다. 먼저 철도 소음원을 궤도(레일 및 침목), 차륜, 동력, 공력 성분으로 구분하여 각각의 옥타브 밴드 주파수별 음향파워와 속도계수를 정의하고 음향 조도와 궤도/교량 특성을 반영할 수 있는 보정항을 도입하였다. 소음원에서 수음점까지의 전파 특성은 ISO 9613-2를 적용하여 기하학적 확산, 대기 흡음, 지면 효과, 장애물의 회절에 따른 감쇠 및 지향특성을 반영하여 계산하였다. 소음원 음향파워와 지향인자를 추정하기 위하여 전동 소음원 해석 모델 및 수치해석 결과와 통과 소음도 측정값을 이용하였다. 본 철도 소음 예측 모델을 이용하여 여러 철도 차량과 궤도 유형에 따라서 예측한 소음도를 측정값과 비교하여 정확도를 검증하였으며 기존 예측 모델보다 비교적 정확한 예측이 가능하였다. 따라서 본 결과는 철도 환경 소음의 정확한 영향 예측과 효율적인 소음 저감 대책 수립에 활용될 수 있을 것이다.