• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.449-452
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• 2009

본 연구에서는 소형 플랩을 채용하여 능동하중제어를 이루고자하는 풍력 블레이드의 적용을 염두해 둔 에어포일 설계를 수행하였다. 블레이드 팁 부분에 플랩을 적용하고자 하는 경우 플랩의 구동장치, 연결 부위 등의 장치 설치를 위한 공간이 블레이드 내부에 필요하다. 이를 위하여 기존의 에어포일의 성능을 유지하면서 뒷전의 두께비가 증가된 에어포일 형상의 설계가 필요하다. 최적설계를 위하여는 MIGA(Multi- Island Genetic Algorithm)을 채용하였으며 에어포일의 성능 계산을 위하여는 Xfoil을 결합하였다. 또한 형상 생성을 위하여 Hick-Henne 형상 함수를 이용하였다. 위와 같은 방법으로 설계된 에어포일은 코드길이 85% 위치에서 두께비 6.3%,양항비 133을 가지게 되어 기본으로 설정한 DU180 에어포일에 비해 성능과 필요 두께비를 모두 능가하는 에어포일이 되었다.

• 신재생에너지
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• 제5권4호
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• pp.29-32
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• 2009

본 연구에서는 소형 플랩을 채용하여 능동하중제어를 이루고자하는 풍력블레이드의 적용을 염두해 둔 에어포일 설계를 수행하였다. 블레이드 팁 부분에 플랩을 적용하고자 하는 경우 플랩의 구동 장치, 연결 부위 등의 장치 설치를 위한 공간이 블레이드 내부에 필요하다. 이를 위하여 기존의 에어포일의 성능을 유지하면서 뒷전의 두께비가 증가된 에어포일 형상의 설계가 필요하다. 최적설계를 위하여는 MIGA(Multi-Island Genetic Algorithm)을 채용하였으며 에어포일의 성능 계산을 위하여는 Xfoil을 결합하였다. 또한 형상 생성을 위하여 Hick-Henne 형상 함수를 이용하였다. 위와 같은 방법으로 설계된 에어포일은 코드길이 85% 위치에서 두께비 6.3%,양항비 133을 가지게 되어 기본으로 설정한 DU180에어포일에 비해 성능과 필요 두께비를 모두 능가하는 에어포일이 되었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.63-70
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• 2015

This paper proposes a novel airfoil named "KA2" for the blade of the wind turbine systems. Dynamic loads characteristics are analyzed and compared using aerodynamic data of ten airfoils including the proposed airfoil. The blade is divided into the sixteen elements in the longitudinal direction of the blade for applying the Blade Element Method Theory (BEMT) method, and in each element, torque, thrust, and pitching moment are calculated using turbulent time varying wind speed and aerodynamic data of each wing. Additionally, each force and torque is accumulated in the whole region of the blade for the estimation of representative values. The magnitude of such forces is comparatively analyzed for different airfoils. The angle of attack is constant below the rated wind speed due to the fact that the tip speed ratio is kept at the constant value, and it increases in the region of over rated wind speed as the tip speed ratio decreasing with constant rated rpm and increasing wind speed. Such increase in the angle of attack causes the changes of the force acting on the airfoil with different characteristics of lift and drag in the stall region of each different airfoil. Even though the mean wind speed is in the rated speed in a given time, because of the turbulence, it has either the over rated or under rated speed most of the time. Furthermore, the dynamic properties of each force are analyzed in this rated wind speed in order to objectively understand the dynamic properties of the blades which are designed based on the different airfoils. These dynamic properties are also compared by the standard deviation of time varying characteristics. Moreover, the output characteristics of the wind turbine are investigated with different airfoils and wind speeds. Based on these investigations, it was revealed that the proposed airfoil (KA2) is well applicable to the blade with passive pitch control system.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권5호
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• pp.1-11
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• 2006

본 연구에서는 연속적 블로잉 요소들의 변화가 낮은 레이놀즈 수를 가지는 유동장에서 NACA 0015 익형 주위의 유동제어 및 익형의 실속제어에 미치는 영향에 대하여 비정렬 격자계를 사용하는 수치적 기법을 이용하여 살펴보았다. 실속 이전의 받음각들에서 연속적 블로잉 요소들의 변화에 따른 공력계수 및 모멘트 계수의 변화를 통하여 각 요소들의 유동제어 효과를 살펴보았으며, 각 요소들의 변화에 따른 실속각의 변화를 통하여 실속제어 효과를 살펴보았다. 실속이전의 받음각에서 비교적 강한 세기의 블로잉을 수행하면 항력의 증가를 동반한 양력의 증가가 나타났다. 앞전부근에서의 적절한 세기의 연속적 블로잉은 실속이전의 각에서 양력의 증가를 나타내고, 실속제어 특성을 보였다. 블로잉 제트의 방향이 유동제어를 하지 않았을 때의 블로잉 슬롯 주변 유동의 방향과 일치하는 경우가 가장 좋은 유동제어 특성을 나타냄을 알 수 있었다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제2권1호
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• pp.45-56
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• 2015

The attitude aerodynamic control is an important subject in the design of an aerospace plane. Usually, at high altitudes, this control is fulfilled by thrusters so that the implementation of an aerodynamic control of the vehicle has the advantage of reducing the amount of thrusters fuel to be loaded on board. In the present paper, the efficiency of a wing-flap has been evaluated considering a NACA 0010 airfoil with a trailing edge flap of length equal to 35% of the chord. Computational tests have been carried out in hypersonic, rarefied flow by a direct simulation Monte Carlo code at the altitudes of 65 and 85 km, in the range of angle of attack 0-40 deg. and with flap deflection equal to 0, 15 and 30 deg.. Effects of the flap deflection have been quantified by the variations of the aerodynamic force and of the longitudinal moment. The shock wave-boundary layer interaction and the shock wave-shock wave interaction have been also considered. A possible interaction of the leading edge shock wave and of the shock wave arising from the vertex of the convex corner, produced on the lower surface of the airfoil when the flap is deflected, generates a shock wave whose intensity is stronger than those of the two interacting shock waves. This produces a consistent increment of pressure and heat flux on the lower surface of the flap, where a thermal protection system is required.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제11권2호
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• pp.144-151
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• 2008

An experimental study has been conducted to investigate the effects of circular damage hole on the characteristics of airfoil performance. The damage on a wing created from a hit by anti-air artillery was modeled as a circular hole. Force balance measurements and static pressure measurements on the wing surface were carried out for the cases of having damage holes of 10% chord size at quarter chord and/or half chord positions. All experiments were conducted at Reynolds number of $2.85\times10^5$ based on the chord length. The surface pressure data show big pressure alterations near the circular damage holes. This abnormal surface pressure distribution produces shear stress that could lead to the acceleration of the structural degradation of the wing around the circular damage hole. However, in spite of the existence of circular damage holes, the measured force data indicated the only a slight decrease in lift accompanied by increase in drag compared to the results of undamaged one. The influence of damage hole on the aerodynamic performance was increased as the location of damage moved to the leading edge. The effect on the control force was insignificant when the damaged size was not large.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권2호
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• pp.24-29
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• 2011

Immersed boundary lattice Boltzmann method has been applied to analyze the characteristics of the self-propelled fish motion swimming robot. The airfoil NACA0012 with caudal fin stroke model was considered to examine the characteristics. The foil in steady forward motion and a combination of steady-state harmonic deformation produces thrust through the formation of a flow downstream from the trailing edge. The harmonic motion of the foil causes unsteady shedding of vorticity from the trailing edge, while forming the vortices at the leading edge as well. The resultant thrust is developed by the pressure difference formed on the upper and lower surface of the airfoil. and the time averaged thrust coefficient increases as Re increase in the region of $Re{\leqq}700$. The suggested numerical method is suitable to develop the fish-motion model to control the swimming robot, however It would need to extend in 3D analysis to examine the higher Re and to determine the more detail mechanism of thrust production.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권6호
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• pp.730-740
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• 2018

Hydrofoil is the direct component to generate thrust for underwater glider. It is significant to improve propulsion efficiency of hydrofoil. This study optimizes the shape of a hydrofoil using Free-Form Deformation (FFD) parametric approach and Surrogate-based Optimization (SBO) algorithm. FFD approach performs a volume outside the hydrofoil and the position changes of control points in the volume parameterize hydrofoil's geometric shape. SBO with adaptive parallel sampling method is regarded as a promising approach for CFD-based optimization. Combination of existing sampling methods is being widely used recently. This paper chooses several well-known methods for combination. Investigations are implemented to figure out how many and which methods should be included and the best combination strategy is provided. As the hydrofoil can be stretched from airfoil, the optimizations are carried out on a 2D airfoil and a 3D hydrofoil, respectively. The lift-drag ratios are compared among optimized and original hydrofoils. Results show that both lift-drag-ratios of optimized hydrofoils improve more than 90%. Besides, this paper preliminarily explores the optimization of hydrofoil with root-tip-ratio. Results show that optimizing 3D hydrofoil directly achieves slightly better results than 2D airfoil.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.891-898
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• 2007

피치 제어형 수평축 풍력터빈에 대한 공력최적 설계 형상과 피치 변화에 따른 공력 성능 특성을 수치적으로 계산하였다. 수치적 방법은 날개 요소이론을 적용하였으며, Prandtl의 팁 손실 효과, 에어포일의 분포 효과, 후류의 회전 효과 등을 고려하였다. 블레이드 설계에는 총 6개의 서로 다른 에어포일을 사용하였으며, 구조적 강성을 갖기 위해서 허브 측에는 최대 40% 두께비의 에어포일을 분포시켰다. 최적 설계에서 얻어진 비선형 코드 길이는 제작성과 무게 등을 고려하여 선형화 시켰고, 선형화에 따른 공력성능 변화는 무시할만하다는 결과를 얻어내었다. 피치각 변화에 따른 동력성능, 추력성능, 토크 성능 곡선을 비교한 결과 $3^{\circ}$의 피치각 변화에도 민감한 공력 값의 변동이 생김을 알 수 있었고, 정밀한 피치 제어를 위한 각도 제어는 증분이 $3^{\circ}$보다 작은 값으로 피치 제어 알고리즘과 피치 구동 장치가 필요함을 알 수 있었다. 또한 최대 토크는 설계속도비보다 작은 속도비에서 발생되는 결과를 보여주었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
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• pp.926-931
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• 2003

본 연구는 비압축성 유동에 노출되어 있는 2-D wing-flap 시스템의 공탄성 응답의 능동제어를 다루고 있다. 본 연구 논문의 목표는 LQG 제어법칙을 수행함으로써 임계 비행속도하에서 플러터의 비안정성을 억제하고 돌풍이나 blast load에 의한 임계 공탄성 응답의 성능을 향상시키는 것과 동적응답을 감쇠하는 수행능력들을 증명하는데 있다.