Developed is a computer program for the prediction of the aero-acoustic performance characteristics such as discharge pressure, efficiency, power and noise level in the basic design step of axial flow fan. The flow field and the aerodynamic performance of fan are analyzed by using the streamline curvature computing scheme with total pressure loss and flow deviation models. Fan noise is assumed to be generated due to the pressure fluctuations induced by wake vortices of fan blades and to radiate via dipole distribution. The vortex-induced fluctuating pressure on blade surface is calculated by combining thin airfoil theory and the predicted flow field data. The predicted aerodynamic performances, sound pressure level and noise directivity patterns of fan by the present computer program are favorably compared with the test data of actual fan. Furthermore, the present computer program is shown to be very useful in optimizing design variables of fan with high efficiency and low noise level and in analyzing their design sensitivities.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2005.11a
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pp.190-193
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2005
The purpose of the present study is to design a 500W-class micro scale composite wind turbine blade. The blade airfoil of FFA-W3-211 was selected to meet Korean weather condition. The skin-spar-f Dam sandwich type structure was adopted for improving buckling and vibration damping characteristics. The design loads were determined at wind speed of 25m/s. and the structural analysis was performed to confirm safety and stability from strength. buckling and natural frequency using the finite element code. NISA II [6]. The prototype was manufactured using the hand-lay up method and it was experimently tested using the sand bag loading method. In order to evaluate the design results. it was compared with experimental results. According to comparison results. the estimated results such as compressible stress. max tip deflection natural frequency and buckling load factor were well agreed with the experimental results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.32
no.4
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pp.317-326
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2008
The main purpose of the present study is to perform shape optimizations of transonic compressor blade in order to enhance its performance. In this study, the Latin hypercube sampling of design of experiments and the weighted average surrogate model with the help of a gradient based optimization algorithm are used within design space by the lower and upper limits of each design variable and for finding optimum designs, respectively. 3-D Reynolds-averaged Navier-Stokes solver is used to evaluate the objective functions of adiabatic efficiency and pressure ratio. Six variables from lean and airfoil thickness profile are selected as design variables. The results show that the adiabatic efficiency is enhanced by 1.43% by efficiency optimization while the pressure ratio is increased very small, and pressure ratio is increased by 0.24% by pressure ratio optimization.
This paper presents a three dimensional shape optimization procedure for a low-speed axial flow fan blade with a weighted average surrogate model. Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with shear stress transport turbulence model are discretized by finite volume approximations. Six variables from airfoil profile and lean are selected as design variables. 3D RANS solver is used to evaluate the objective functions of total pressure efficiency. Surrogate approximation models for optimization have been employed to find the optimal design of fan blade. A search algorithm is used to find the optimal design in the design space from the constructed surrogate models for the objective function. The total pressure efficiency is increased by 0.31% with the weighted average surrogate model.
An efficient inverse design technique based on the MGM (Modified Garabedian-McFadden) method has been developed. The 2-D Navier-Stokes equations are solved for obtaining the surface pressure distributions and coupled with the MGM method to perform the inverse design. The solver is parallelized by using the domain decomposition method and the standard MPI library for communications between the processors. The MGM method is a residual-correction technique, in which the residuals are the difference between the desired and the computed pressure distribution. The developed code was applied to several airfoil shapes and the axial blade. It has been found that they are well converged to their target pressure distribution.
Airframe internal and external specifications are the product of intensive intellectual efforts and technological breakthroughs distinguishing each aircraft manufacturer. Therefore, geometrical information characterizing aircraft primary aerodynamic surfaces remain classified. When attempting to model real aircraft, many members of the aeronautical community depend on their personal expertise and generic design principles to bypass the confidentiality obstacles and sketch real aircraft airfoils, which therefore vary for the same aircraft due to the different designers' initial assumptions. This paper presents a photogrammetric shape prediction method for deriving geometrical properties of real aircraft airframe by utilizing their publicly accessible static and dynamic visual content. The method is based on extracting the visually distinguishable curves at the fairing regions between aerodynamic surfaces and fuselage. Two case studies on B-29 and B-737 are presented showing how to approximate the sectional coordinates of their wing inboard airfoils and proving the good agreement between the geometrical and aerodynamic properties of the replicated airfoils to their original versions. Therefore, the paper provides a systematic reverse engineering approach that will enhance aircraft conceptual design and flight performance optimization studies.
Seo Yoon Choi;Jun Hee Jeong;Rae Hyung Yuck;Kwang Tae Ha;Jae Ho Jeong
Journal of Wind Energy
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v.13
no.3
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pp.5-12
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2022
A methodology of wind turbine blade design has been established with PROPID code, which is an aerodynamic blade design tool developed by UIUC. PROPID code can design and analyze a wind turbine blade in a steady state flow. The methodology of wind turbine blade design includes an initial blade concept design, airfoil selection, basic design, and detailed design steps. Inverse design and performance analysis of the 2.3 MW U113 wind turbine blade was performed to verify the wind turbine blade design methodology. The differences in calculated power between PROPID code and GH Bladed code are under 1.0% in all wind conditions. Both blade shape design and performance analysis results using PROPID code are accurate. The aerodynamic characteristics of a U113 blade were investigated by computational fluid dynamics. Separation flow was captured by a Reynolds-averaged Navier-Stokes steady flow simulation using ANSYS CFX code. The numerical aerodynamic analysis methodology was verified by comparing the analysis results through CFD with BEMT-based program GH Bladed code results. Therefore, the blade design methodology will be applied to develop a super-capacity 20 MW wind turbine blade in the future.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.33
no.6
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pp.21-30
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2005
The aerodynamic analysis of helicopter rotor airfoils was performed to generate the basic data for selection and distribution of airfoils at the helicopter rotor blade preliminary design phase.10 airfoils were chosen among the existing rotor airfoils, and the tabulated aerodynamic coefficients which are proper for the aerodynamic analysis using blade element theory were generated. Considering analysis cost, the simple mathematical models were chosen before the wind tunnel test to generate the aerodynamic characteristic curves($C_{l},C_{m},C_{d}$) in full AoA range($-180^{o}\sim180^{o}$) including the reverse flow region. The essential data necessary to the generation of the complete curves were obtained by using the IBLM(Interactive Boundary Layer Method). The generated aerodynamic characteristic curves agree with experimental results qualitatively. Finally, the aerodynamic characteristics of all 10 airfoils were compared and classified according to their own lift or moment characteristics.
In many countries, there are needs of new transportations to replace ground congestions due to growing number of cars. In addition, the increase in the number of cars held by economic growth will further increase traffic congestion in the future. To overcome this problem, many researches have been performed for personal air vehicle (PAV). In this study, the wing loading and the power-to-weight ratio that are major design parameters for the sizing of roadable PAVs were calculated for different kinds of airfoil and engine types. I.e., in the sizing process, the study was conducted to determine the design point using the graphs of wing loading, power-to-weight ratio, brake horse power, and fuel efficiency for the given mission profiles considering domestic environments and the FAR PART 23 which is the GA class aircraft certification standard. As a result of sizing, using diesel engine require high maximum take-off weight, wing area, and power compared to gasoline engine due to more engine weight.
풍력발전기의 구성요소 중 브레이드는 바람의 운동에너지를 회전력으로 변환하는 핵심요소이며, 효율적인 설계기법이 절실히 요구되는데 선진국에서는 설계기술을 회피하는 실정으로 브레이드 형상 설계기법의 확보는 어려운 실정이다. 본 논문은 날개요소 운동량이론(BEMT) 및 X-foil을 이용하여 10kW급 브레이드 국산화 개발에 목적을 두고 공기역학적 설계를 수행하여 국내 풍황에 적합한 최적의 풍력발전기 에어포일을 개발하는데 목적을 두고 그 방안을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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