• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.465-468
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• 2011

Ice accretion on aircraft surface can greatly deteriorate the safety of aircraft. In particular, it can be a cause of impediment for aircraft performances such as aerodynamic characteristics, control, and engine. Numerical simulation of icing accretion based on the state-of-art CFD techniques can be alternative to expensive icing wind tunnel test or flight test. In this study, icing conditions are defined in order to predict the ice accretions around the air intake of aircraft. Then the range and amount of ice accretion on the intake in icing wind tunnel were investigated In addition, a study on the size effect of icing wind tunnel was conducted in order to check the compatibility with the real in-flight test environment.

• Wind and Structures
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• 제32권3호
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• pp.205-217
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• 2021

Cold regions with high air density and wind speed attract wind energy producers across the globe exhibiting its potential for wind exploitation. However, exposure of wind turbine blades to such cold conditions bring about devastating impacts like aerodynamic degradation, production loss and blade failures etc. A series of wind tunnel tests were performed to investigate the effect of icing on the aerodynamic properties of wind turbine blades. A baseline clean wing configuration along with four different ice accretion geometries were considered in this study. Aerodynamic force coefficients were obtained from the surface pressure measurements made over the test model using MPS4264 Simultaneous pressure scanner. 3D printed Ice templates featuring different ice geometries based on Icing Research Tunnel data is utilized. Aerodynamic characteristics of both the clean wing configuration and Ice accreted geometries were analysed over a wide range of angles of attack (α) ranging from 0° to 24° with an increment of 3° for three different Reynolds number in the order of 105. Results show a decrease in aerodynamic characteristics of the iced aerofoil when compared against the baseline clean wing configuration. The key flow field features such as point of separation, reattachment and formation of Laminar Separation Bubble (LSB) for different icing geometries and its influence on the aerodynamic characteristics are addressed. Additionally, attempts were made to understand the influence of Reynolds number on the iced-aerofoil aerodynamics.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권4호
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• pp.253-260
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• 2013

회전익기의 공기흡입구 주위 표면에 발생한 결빙은 엔진의 성능을 저해하는 요인으로 비행 안전성에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 항공기 표면에 발생하는 결빙현상을 분석하는데 많은 비용이 소요되는 결빙 풍동 시험 및 비행시험에 비해 전산유체역학을 기반으로 한 결빙 시뮬레이션은 매우 효과적인 도구가 될 수 있다. 본 연구에서는 결빙조건에서 회전익기 공기흡입구 부근에 설치된 방빙장치의 작동 유무에 따른 결빙의 양과 발생 영역을 CFD 예측기법 및 결빙 풍동시험을 통해 분석하였다. 방빙장치를 작동시킨 경우 공기 흡입구 표면에서의 결빙의 질량과 최대 두께가 약 80% 이상 감소하는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권2호
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• pp.146-156
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• 2012

비행 중 결빙은 항공기 운용에 위험한 상황을 초래하게 되며, 개발 및 감항 인증 과정중 성능과 안전에 미치는 영향이 평가되어야 한다. 평가를 위한 결빙 풍동시험에서 스케일링 기법은 실제와 동등한 수집율과 결빙량이 모사되는 대체시험 조건을 결정하는 기법이다. 본 논문에서는 Olsen 및 Ruff-IV 기법과 무차원 Weber 수를 일치시켜 속도를 계산하는 방법을 적용하여 연구자들이 쉽게 이용할 수 있도록 스케일링 프로그램을 개발하였다. 동일조건에서 수행된 NASA 스케일링 결과와 비교하여 프로그램을 검증하였다. 또한 FAR Part 25 Appendix C를 적용한 스케일링 사례를 제시하고 결빙코드 FENSAP-ICE를 이용하여 스케일링 기법을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권6호
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• pp.481-486
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• 2011

결빙 관련 풍동 시험은 과냉각된 액적과 모델의 상사성을 고려하여 실제 크기 모델에 대해 풍동 시험이 이루어져야 하나 풍동 시험장의 공간적 제한으로 전기체에 대한 항공기 결빙은 제한적 혹은 항공기 구성품 단위별로 풍동 시험이 수행된다. 제한된 공간의 결빙 풍동 시험장에서 전기체 형상과 유사한 축적율과 결빙 영역을 조사하기 위해 본 연구에서는 일차적으로 실제 크기의 익형에 대해 Truncated Flapped 개념을 적용하였다. Flap의 변위각에 따른 압력 분포와 축적율의 경향성을 실제 크기의 익형과 Truncated Flapped 익형을 비교한 결과 정량적, 정성적으로 매우 유사한 경향을 나타냄을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권9호
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• pp.714-719
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• 2013

본 연구 대상 터보 프롭 항공기는 주어진 항공기 임무 수행을 위해 결빙 조건하에서도 운용이 가능하여야 한다. 동 연구에 적용된 터보 항공기의 공기 흡입구 계통은 정상 비행조건하에서 엔진 입구에 최대 전압력을 공급할 수 있도록 설계 및 검증이 되어야 할 뿐만 아니라 결빙조건하에서 생길 수 있는 얼음과 같은 입자가 엔진 흡입구 망으로 들어가서 엔진 화염꺼짐이나 엔진에 심각한 손상을 주지 않도록 하기 위한 관성분리기를 포함하도록 개발이 되어야 한다. 따라서 결빙 조건하에서 형상이 변하는 가변형상의 공기흡입구 조립체를 설계하고 설계 결과 확인을 위해 조립체에 대한 전산 유동 및 구조해석을 수행하였다. 이후 35% 축소형 모델을 제작하여 풍동시험을 수행하였다. 동 논문에서는 흡입구 조립체 개발과정에서 요구되는 공기역학적 설계, 잔산 유동/구조 해석 및 풍동 시험평가 결과를 기술하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권11호
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• pp.944-951
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• 2018

회전익기의 결빙운용능력이 요구될 경우 자연결빙 비행시험전 풍동시험과 인공결빙시험을 선행하면 개발기간을 단축시킬수 있다. 한국형기동헬기의 경우 인공결빙 시험을 수행하여 각 시험조건에서 방 제빙기능의 정상작동을 확인 후 자연결빙시험을 수행하였다. 인공결빙시험에서 시험조건인 액적량(LWC)과 액적 평균직경(MVD)을 확인하기 위해 정밀센서인 구름기상정보관측기(CCP)를 사용하는데 시험환경, 장비오차등의 이유로 측정치의 불확실성이 존재할 수 있어 시험조건 확인이 다방면으로 필요하다. 동체에 착빙된 얼음두께로부터 LWC를 계산하여 측정값과 비교한 결과, 시험조건을 간접적으로 검증해 볼 수 있는 효과적인 방법임을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제17권2호
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• pp.100-106
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• 2012

Ice accretion on the surface of aircraft in flight can adversely affect the safety of aircraft. In particular, it can cause degradation of critical aircraft performances such as maximum lift coefficient and total pressure recovery factor in engine air intake. In this study, computational prediction of ice accretion around a rotorcraft air intake is conducted in order to identify the impingement region with high droplet collection efficiency. Then the amount of ice accretion on the air intake, which is essential in determining the required power of ice protection system, is calculated. Finally, the effect of icing wind tunnel size is investigated in order to check the compatibility with the real in-flight test environment.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권8호
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• pp.611-620
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• 2018

수치해석을 이용한 항공기 착빙 형상 예측의 정확도 향상을 위하여 거칠기 분포 예측이 가능한 해석적 모델이 개발되고 있다. 그러나 표면의 상태에 대한 정량적인 실험 결과가 거의 없어 해석적 모델을 검증하고, 경험적인 변수를 결정하는데 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 표면의 상태를 미시적 관점에서 분석하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 우선, 착빙 환경 변수인 온도와 자유류 속도에 따른 매끈한 표면의 넓이의 관계를 정량적으로 파악하였다. 그 결과 대기 온도가 높고 자유류 속도가 증가할수록 매끈한 표면의 넓이가 증가하였다. 그 다음으로 서리 얼음 표면과 유리얼음 표면의 특성을 분석하였다. 서리얼음 조건에서는 불투명한 원뿔 형태의 얼음 요소들이 유동 반대 방향으로 성장하고, 대기 온도가 증가함에 따라 원뿔 얼음 요소들의 길이와 간격이 감소하는 것을 확인하였다. 유리얼음 조건에서는 반투명한 얼음 덩어리를 날개 아랫면에서 관찰할 수 있었다. 이러한 원인은 중력의 영향이 큰 아랫면에서 주로 리블렛이 형성되고, 이와 같이 형성된 리블렛이 집중하여 얼어붙었기 때문이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권8호
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• pp.647-654
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• 2012

외부 환경조건에 의한 항공기 위협인자로서 과냉각 대형 액적은 그 중요성이 지속적으로 보고되고 있다. 이러한 대형 액적의 거동은 상대적으로 작은 액적과 달리 그 형태가 변화하며 액적이 표면과 충돌시 파편이 발생하는 등 다양한 물리적 특성을 나타낸다. 이러한 대형 액적의 거동을 시뮬레이션 하기 위해 비정렬 격자계 기반 2차원 압축성 Navier-Stokes 코드와 액적 거동 시뮬레이션 코드를 개발하였다. 또한 대형 액적의 물리적 현상을 모사하기 위해 반경험적 기법에 기반한 액적항력모델과 액적-고체표면 충돌 모델을 기존 액적장 지배방정식의 액적항력계수 및 경계면의 수치적 경계조건으로 적용하였다. 그 결과 풍동 시험과 액적충돌 영역 및 최대 축적율은 매우 유사하게 나타난 반면 NACA23012 익형의 아랫면 주위 축적율의 경향은 풍동 시험보다 다소 크게 나타났다.