• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.559-570
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• 2013

고속철도는 대규모의 인원과 물자를 신속하게 운반할 수 있는 친환경 운송수단으로 각광받고 있다. 고속철도는 빠른 속도로 인해 선형이 제한되어 건설되므로 산이 많은 지형에서는 터널이 많아진다. 고속으로 주행중인 열차가 터널에 진입하는 경우에 터널내부에서 압력파가 발생하는데 이로 인해 이명감과 미기압파라는 문제가 발생한다. 터널 내의 압력파를 완화시키기 위한 다양한 방법 중 수직갱을 이용한 방법도 연구되고 있는데 이 연구에서는 TTMA라는 고속철도 터널 공기역학 해석프로그램을 이용하여 수직갱에 의한 수치해석모듈을 개발하였다. 이를 검증하기 위해 실측결과와 비교하여 그 성능을 검증하였으며 기존의 수치해석결과와 비교하여 그 우수성을 검증하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권1호
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• pp.17-27
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• 2017

The treatment of rotor wake has been a critical issue in the field of the rotor aerodynamics. This paper presents a new free wake model for the unsteady analysis for a wind turbine. A blade-wake-tower interaction is major source of unsteady aerodynamic loading and noise on the wind turbine. However, this interaction can not be considered in conventional free wake model. Thus, the free wake model named Finite Vortex Element (FVE hereafter) was devised in order to consider the interaction effects. In this new free wake model, the wake-tower interaction was described by dividing one vortex filament into two vortex filaments, when the vortex filament collided with a tower. Each divided vortex filaments were remodeled to make vortex ring and horseshoe vortex to satisfy Kelvin's circulation theorem and Helmholtz's vortex theorem. This model was then used to predict aerodynamic load and wake geometry for the horizontal axis wind turbine. The results of the FVE model were compared with those of the conventional free wake model and the experimental results of SNU wind tunnel test and NREL wind tunnel test under various inflow velocity and yaw condition. The result of the FVE model showed better correlation with experimental data. It was certain that the tower interaction has a strong effect on the unsteady aerodynamic load of blades. Thus, the tower interaction needs to be taken into account for the unsteady load prediction. As a result, this research shows a potential of the FVE for an efficient and versatile numerical tool for unsteady loading analysis of a wind turbine.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제4권4호
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• pp.353-369
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• 2017

Flutter is a dangerous phenomenon encountered in flexible structures subjected to aerodynamic forces. This includes aircraft, buildings and bridges. Flutter occurs as a result of interactions between aerodynamic, stiffness, and inertia forces on a structure. In an aircraft, as the speed of the flow increases, there may be a point at which the structural damping is insufficient to damp out the motion which is increasing due to aerodynamic energy being added to the structure. This vibration can cause structural failure, and therefore considering flutter characteristics is an essential part of designing an aircraft. Scientists and engineers studied flutter and developed theories and mathematical tools to analyze the phenomenon. Strip theory aerodynamics, beam structural models, unsteady lifting surface methods (e.g., Doublet-Lattice) and finite element models expanded analysis capabilities. Periodic Structures have been in the focus of research for their useful characteristics and ability to attenuate vibration in frequency bands called "stop-bands". A periodic structure consists of cells which differ in material or geometry. As vibration waves travel along the structure and face the cell boundaries, some waves pass and some are reflected back, which may cause destructive interference with the succeeding waves. This may reduce the vibration level of the structure, and hence improve its dynamic performance. In this paper, for the first time, we analyze the flutter characteristics of a wing with a periodic change in its sandwich construction. The new technique preserves the external geometry of the wing structure and depends on changing the material of the sandwich core. The periodic analysis and the vibration response characteristics of the model are investigated using a finite element model for the wing. Previous studies investigating the dynamic bending response of a periodic sandwich beam in the absence of flow have shown promising results.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권2호
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• pp.184-191
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• 2012

최적설계 프레임워크를 구성하여 미사일 개념설계 단계에 필요한 공력해석(DATCOM)과 RCS 해석(POFACETS) 프로세스를 통합하였다. 미사일 형상정의는 제작과 설계의 동시성과 형상정보 산출 등을 목적으로 CAD(CATIA)를 기반으로 하였다. 정의된 형상정보가 자동적으로 해석 프로세스에 입력되도록 ModelCenter를 이용하여 프로세스들을 연결 하였다. 군요구도 정립부터 요구도 평가를 거쳐 미사일 설계 기준형상을 선정하였고, 양항비를 망대 구속조건으로 하여 RCS 최소화 최적설계를 실시하였다. 본 논문에서 구성한 최적설계 프레임워크를 이용하여 미사일 개념설계 단계에서 여러 미사일 형상들에 대한 효율적인 분석과 다양한 설계 전략을 구현할 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.648-651
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• 2010

FAR25급 터보프롭 항공기에서 프로펠러는 고속으로 비행할 수 있는 추력을 얻기 위해 공기역학적으로 우수하며 높은 효율을 가져야 한다. 프로펠러 형상 설계를 위한 익형은 전형적인 터보프롭 항공기 프로펠러에 사용되는 Clark-Y를 적용하였다. 프로펠러 공력설계 및 해석에는 최소에너지손실을 위한 조건을 만족시키도록 설계하는 와류-깃요소 이론(Vortex-Blade element theory)에 근거한 Adkins의 방법을 이용한 Javaprop을 이용하였다. 시위길이와 피치각 분포를 변경해 가며 FAR25급 터보프롭 항공기의 설계점에 가장 효율적인 프로펠러 형상을 생성하였으며, 전산유체역학을 이용하여 생성된 프로펠러 공력특성 분석을 통해 프로펠러 설계결과가 FAR25급 터보프롭 항공기에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.984-991
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• 2009

본 연구에서는 충격파 및 유동박리효과를 고려하여 항공기 동체-날개 형상(DLR-F4)에 대한 천음속 공탄성 응답해석을 수행하였다. 시간 영역에서 전산유체역학, 유한요소모델 및 전산구조동역학 기법을 활용한 유체-구조 연계시스템을 적용하여 공탄성 해석을 수행 하였으며, 이를 이용하여 비행체의 설계에 정확하고 유용한 결과를 제시할 수 있다. 천음속 영역에서 항공기 동체-날개 형상에 대해 비선형 비정상 공력해석을 수행하기 위하여 6면체 구조 격자를 생성하였고, Navier-Stokes 방정식을 적용하였다. 항공기 동체-날개 형상의 정적 및 동적 공탄성 응답 특성을 파악하였고, 항공기 설계 및 시험 연구자에게 실제적이고 유용한 결과를 제시할 수 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제35권5호
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• pp.347-359
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• 2021

This study aims to evaluate the dynamic responses of the jacket-type offshore wind turbine using FAST software (Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence). A systematic series of simulation cases of a 5 MW jacket-type offshore wind turbine, including wind-only, wave-only, wind & wave load cases are conducted. The dynamic responses of the wind turbine structure are obtained, including the structure displacement, rotor speed, thrust force, nacelle acceleration, bending moment at the tower bottom, and shear force on the jacket leg. The calculated time-domain results are transformed to frequency domain results using FFT and the environmental load with more impact on each dynamic response is identified. It is confirmed that the dynamic displacements of the wind turbine are dominant in the wave frequency under the incident wave alone condition, and the rotor thrust, nacelle acceleration, and bending moment at the bottom of the tower exhibit high responses in the natural frequency band of the wind turbine. In the wind only condition, all responses except the vertical displacement of the wind turbine are dominant at three times the rotor rotation frequency (considering the number of blades) generated by the wind. In a combined external force with wind and waves, it was observed that the horizontal displacement is dominant by the wind load. Additionally, the bending moment on the tower base is highly affected by the wind. The shear force of the jacket leg is basically influenced by the wave loads, but it can be affected by both the wind and wave loads especially under the turbulent wind and irregular wave conditions.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권4호
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• pp.18-26
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• 2024

본 논문은 Generic 쿼드 틸트 로터 UAM 항공기 비행 동력학 기반 비선형 수학적 모델링 및 실시간 시뮬레이션 소프트웨어 개발에 관한 연구 결과를 기술한다. 본 연구에서는 NASA의 UAM 임무 형상 및 요구도를 참고하여 Generic 쿼트 틸트 로터 eVTOL UAM 항공기 형상을 설계하고, 공력 데이터베이스 기반 공기역학, 추력 데이터베이스 기반 프롭로터역학, 항공기의 지면반력, 대기환경을 운동모델로 모델링하였다. 또한 회전익 모드, 천이 모드 및 고정익 모드 별 조종방법을 정의, 나셀 틸트각 Corridor 설정 후 실시간 비행 시뮬레이션 소프트웨어에 구현 후 수평비행 트림 해석을 수행하였다. 본 실시간 비행 시뮬레이션 소프트웨어를 통해 쿼드 틸트 로터 UAM 항공기의 트림 해석뿐 아니라 조종성(Handling Qualities) 예측, 동특성을 고려한 나셀 틸트각 스케줄러 최적화와 회전익, 고정익 및 천이 모드 별 비행 제어법칙 설계/검증 및 비행 시뮬레이터 탑재를 통한 비행 훈련 등 쿼트 틸트 로터 UAM 분야에서 다양한 목적으로 활용 가능할 것으로 예상한다.

• Journal of Computational Design and Engineering
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• 제3권4호
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• pp.349-362
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• 2016

The numerical solutions of unsteady hydromagnetic natural convection Couette flow of a viscous, incompressible and electrically conducting fluid between the two vertical parallel plates in the presence of thermal radiation, thermal diffusion and diffusion thermo are obtained here. The fundamental dimensionless governing coupled linear partial differential equations for impulsive movement and uniformly accelerated movement of the plate were solved by an efficient Finite Element Method. Computations were performed for a wide range of the governing flow parameters, viz., Thermal diffusion (Soret) and Diffusion thermo (Dufour) parameters, Magnetic field parameter, Prandtl number, Thermal radiation and Schmidt number. The effects of these flow parameters on the velocity (u), temperature (${\theta}$) and Concentration (${\phi}$) are shown graphically. Also the effects of these pertinent parameters on the skin-friction, the rate of heat and mass transfer are obtained and discussed numerically through tabular forms. These are in good agreement with earlier reported studies. Analysis indicates that the fluid velocity is an increasing function of Grashof numbers for heat and mass transfer, Soret and Dufour numbers whereas the Magnetic parameter, Thermal radiation parameter, Prandtl number and Schmidt number lead to reduction of the velocity profiles. Also, it is noticed that the rate of heat transfer coefficient and temperature profiles increase with decrease in the thermal radiation parameter and Prandtl number, whereas the reverse effect is observed with increase of Dufour number. Further, the concentration profiles increase with increase in the Soret number whereas reverse effect is seen by increasing the values of the Schmidt number.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.118-128
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• 2004

화염에 의한 종방향 공력 특성의 변화를 해석하기 위하여 고형 화염 모형을 이용한 풍동 시험과 고형 화염 모형과 제트 화염 모델을 이용한 난류 유동 수치 해석을 실시하였다. 화염 경계면 근사 가법을 이용하여 산출한 형상을 본떠 화염 모형을 제작하였으며 제트 화염 모델링 기법을 이용하여 공기와 실제 화염의 열역학적 차이로 인한 오차를 보정한 공기 제트 화염을 생생하였다. 화염과 외부 공기의 간섭에 대해 난류 모델간의 비교를 통하여 정확도와 격자 의존성 등에서 Spalart-Allmaras 모델이 좋은 결과를 주었다. 수치 해석을 통하여 고형 화염 모형과 제트 화염의 차이를 분석하였으며, 실제 비행 시험에 대한 화염 영향을 분석하기 위하여 연소실과 대기 압력 비와 레이놀즈수에 따른 변화를 해석하였다.