• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제11권1호
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• pp.109-116
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• 2016

This paper proposes an analytic model for four-switch inverter (FSI)-driven wye (Y) or delta (Δ)-connected motors with a current ripple reduction algorithm. FSIs employ four switches in controlling three-phase load instead of using six switches. They have split dc-link stage, and due to this inherent structure there exists the voltage difference between upper and lower capacitors, which results in distortion of the inverter output voltage. To study characteristics of FSIs, this paper presents an advanced simulation models of FSI-driven control system for 3-phase motor that can has a wire connection either Y or Δ. In addition, this paper introduces a current ripple reduction scheme that mitigates degradation of control performance due to the voltage difference between the dc-link capacitors. The validity of the proposed method and the analytic model is verified by simulations and experiments carried out with 1-HP induction machine with Y or Δ-connection

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 춘계학술대회논문집
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• pp.247-250
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• 2007

Flexible media such as the paper, the film, etc. are thin, light and very flexible. They behave in geometrically nonlinear. Any of small force makes large deformation. So we must including aerodynamic effect when its behavior is predicted. Thus, it becomes fully coupled fluid-structure interaction(FSI) problem. In FSI problems, where the fluid mesh near the structure undergoes large deformations and becomes unacceptably distorted, which drive the time step to a very small value for explicit calculations, the arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) methods or rezoning are used to create a new undistorted mesh for the fluid domain, which allows the calculations to continue. In this paper, FE sheet model considering geometric nonlinearity is formulated to simulate the behavior of the flexible media. Aerodynamic force to the media by surrounding air is calculated by solving the incompressible Navier-Stokes equations. Q2Q1(Taylor-Hood) element which means biquadratic for velocity and bilinear for pressure is used for fluid domain. Q2Q1 element satisfies LBB condition and any stabilization technique is not needed. In this paper, cantilevered sheet in the viscous incompressible Navier-Stokes flow is simulated to check the mesh motion and numerical integration scheme, and then falling paper in the air is simulated and the effects of some representative parameters are investigated.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.173-176
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• 2009

본 논문은 유동과 구조물간의 상호작용으로 인해 유체나 구조, 한 쪽 분야에서의 접근으로는 한계가 있는 고체 로켓 내부 유동-구조-연소 결합 문제를 해결하기 위해 FSI를 이용한 전산해석을 목적으로 한다. ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian) 기술 방식을 도입하여 계산 격자의 움직임을 허용하면서도 격자에 대한 연속체 입자의 상대운동이 가능하도록 하였다. 유체 영역의 해석 프로그램은 2차원 압축성 비정상 유동 해석을 위한 오일러 방정식을 ALE 형태를 변형시켜 적용 하였고, 고체 영역의 해석 프로그램은 ALE를 고려한 2차원 동적 유한 요소 방법을 사용하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.601-608
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• 2014

해양플랜트는 고립된 한경 특성상 화재에 취약하다. 특히 해양플랜트의 주요 기자재인 소화용 감압 밸브가 피해를 입었을 때 해양플랜트의 피해는 증가한다. 본 논문에서는 해양플랜트에 사용되는 소화용 감압밸브에 대한 화재 안전시험을 수행하고 그 결과를 수치해석 결과와 비교, 분석하여 해석의 타당성을 증명하고 화재 안전시험에 대한 해석 기법을 제시하였다. 화재 안전시험의 화염을 구현하기 위해 FSI를 이용하였으며 화재 안전시험의 온도 분포와 해석 결과 온도분포의 비교를 통해 해석 기법의 신뢰성을 확인하였다. 또한, 화재 안전시험에서 나타난 문제점을 구조해석을 통해 검증하였으며 그 결과 시트의 변형이 문제점으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.523-530
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• 2013

전자제품과 같이 소형화 추세에 있는 제품에 대하여 열전달 촉진을 시키는 방법에 대하여 연구하였다. 두께 10 ${\mu}m$ 를 가지는 미세 날개구조를 이용하여 상하진동 운동을 유도하고 열전달 특성에 대하여 분석하였다. 본 연구에서는 양방향 유체-고체 연성해석 (Two-way FSI)를 이용하여 미세 날개의 거동을 분석하였으며, 단일 날개구조를 제작하여 해석모델을 검증하였다. 단일 및 다중 미세 날개구조에 의한 열전달 향상이 날개가 없는 경우와 비교해 볼 때 최대 40% 정도 향상됨을 알 수 있으며, 본 연구에서 제안된 방법에 의하여 향후 실제적인 열전달 촉진기술에 충분히 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권8호
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• pp.975-983
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• 2011

A microfin on a heated surface and its effects of the heat transfer has been investigated. The thickness of the fin is about 8 micrometer to allow the flexible up-down motion of the fin. Two-way complete FSI (Fluid-Structure Interaction) method has been applied for the analysis. Firstly, the deformation of a microfin due to the pulsating flow is evaluated using structure analysis. The flow and temperature patterns are predicted by CFD (Computational Fluid Dynamics) method. At each time step, using the pressure force and temperature distribution from CFD, the deformation of the wing is evaluated by FEM. Also in order to estimate the resonance probability, the natural frequency of the wing structure is calculated by modal analysis. The proposed numerical procedure was validated through experiment using a single fin. Through this work, we show that the increase of 40% in heat transfer capacity using the microfin has been compared with that of flat plate case.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.547-556
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• 2014

본 논문에서는 15,000 마력급 원심식 압축기 임펠러 블레이드에 대한 단방향 유체-구조 연성해석 및 응답표면법을 이용한 형상최적설계를 제시하였다. 임펠러 블레이드의 형상은 공력 성능에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 유체의 압력과 원심력에 의한 임펠러의 구조적 안전성에도 큰 영향을 미치므로 유체-구조 연성해석을 함께 고려한 형상최적설계가 필요한 분야이다. 본 논문에서 유체-구조 연성해석의 유체영역과 구조영역을 ANSYS CFX와 Mechanical을 사용하여 각각 해석하였다. 실험계획법을 기반으로 유체 및 구조해석 결과에 대한 응답표면을 생성하여 구조적 안전성 및 압축비를 제한조건으로 하고 임펠러의 효율을 최대화하는 임펠러 블레이드의 형상최적설계를 수행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제10권4호
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• pp.1-10
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• 2016

본 논문에서는 박막구조물 형태를 가진 풍력발전기 블레이드 패브릭스킨의 유체-구조연성해석을 수행하였다. 풍력발전기 블레이드는 5MW급의 중대형 풍력발전기로 선정하여 분석하였으며, 해석의 타당성을 높이기 위하여 다양한 참고문헌을 이용한 검증을 마쳤다. 본 해석에 앞서서, CFD해석과 모달해석을 나누어서 해석을 수행한 후 연성해석 진행하였다. CFD해석에서 나온 공기력 데이터를 장력으로 유지되는 박막구조물인 패브릭스킨에 적용시켜서 최종 구조물의 변형과 변형된 구조물로 인한 공기력의 변화를 확인하였다.

• Wind and Structures
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• 제20권3호
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• pp.423-448
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• 2015

In this paper the unsteady fluid-structure interaction (FSI) problems with large structural displacement are solved by partitioned solution approaches in the arbitrary Lagrangian-Eulerian finite element framework. The incompressible Navier-Stokes equations are solved by the characteristic-based split (CBS) scheme. Both a rigid body and a geometrically nonlinear solid are considered as the structural models. The latter is solved by Newton-Raphson procedure. The equation governing the structural motion is advanced by Newmark-${\beta}$ method in time. The dynamic mesh is updated by using moving submesh approach that cooperates with the ortho-semi-torsional spring analogy method. A mass source term (MST) is introduced into the CBS scheme to satisfy geometric conservation law. Three partitioned coupling strategies are developed to take FSI into account, involving the explicit, implicit and semi-implicit schemes. The semi-implicit scheme is a mixture of the explicit and implicit coupling schemes due to the fluid projection splitting. In this scheme MST is renewed for interfacial elements. Fixed-point algorithm with Aitken's ${\Delta}^2$ method is carried out to couple different solvers within the implicit and semi-implicit schemes. Flow-induced vibrations of a bridge deck and a flexible cantilever behind an obstacle are analyzed to test the performance of the proposed methods. The overall numerical results agree well with the existing data, demonstrating the validity and applicability of the present approaches.

• 동력기계공학회지
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• 제15권6호
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• pp.35-40
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• 2011

The present study aims at investigating the effect of the fluid-structure interaction on the aerodynamic performances in the turbo blower. The design specifications of the reference model driven by 400kW power were given as 7.43kg/s of mass flow rate, 1.66 of pressure ratio with 12000rpm of impeller rotating speed. Numerical simulation has been performed on the three cases based on the tip clearance between the impeller blade and the shroud. The CFX-turbo for flow fields and ANSYS-mechanical for structure domain were applied to solve the present FSI problems inside the turbo blower. Through the numerical results, the performances corrected by the FSI effects were proposed for the more reliable predictions.