• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1533-1539
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• 2013

본 논문에서는 층류 및 난류 유동 특성 중 경계층 두께와 배제 두께, 그리고 모멘텀 두께에 대한 기존의 이론값과 실제 CFD 해석을 통한 수치해석의 데이터를 비교하였다. Freestream velocity는 Reynolds 수에 영향을 주게 되고, airfoil 주변에서의 유동의 층류 및 난류에 영향을 주게 된다. 층류 및 난류의 경우 유동특성이 달라 경계층 두께 및 배제두께, 그리고 모멘텀 두께가 달라지게 되고, 결국 airfoil의 공력특성인 양력과 항력, 그리고 pitching moment에 영향을 주며, separation point도 다양한 angle of attack에서 바뀌게 된다. 이번 연구에서의 목적은 비점성 유동과, 층류 및 난류 각 경우에 대한 유동특성에 대해 알아보는 것이다. 연구에서 사용된 airfoil의 경우 c=1인 Joukowski airfoil을 사용하였으며, CFD는 상용 프로그램인 Fluent 6.0을 통해 NACA-0012 airfoil을 사용하였다. 층류 및 난류에서의 $Re_c$는 $Re_c$=3,000, 700,000이며 각각에 해당하는 속도는 0.045, 10 m/s이다. 본 연구를 통해 기존의 실험값과 수치해석의 결과가 잘 일치함을 알 수 있으며, 이를 통해 다양한 airfoil의 형상을 모델링할 수 있는 근거를 마련하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.1-8
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• 2002

초소형 비행체(MAV) 프로펠러에서 깃 익형의 공기역학적 특성은 매우 중요한 사항이다. 이를 위해서 저레이놀즈수 익형의 성능예측에 층류에서 난류로의 천이과정을 포함하는 XFOIL을 이용하여 프로펠러 깃 익형 단면의 양력과 항력 분포를 해석하였다. 익형모델은 저레이놀즈수 프로펠러 익형에 주로 이용되는 ARA-D 6%을 선택하였다. 계산된 익형의 공력 변수들과 최소에너지손실 조건을 이용하여 시위길이와 피치각 분포를 변화시킴으로써 초소형비행체의 설계조건에 적합한 가장 효율적인 프로펠러 형상을 구하였고, 현재 운용중인 Black Widow의 프로펠러 형상과 같은 설계조건에서 비교하였다. 설계결과 초소형비행체의 프로펠러에 적합하게 제공될 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권2호
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• pp.97-108
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• 2015

돛 요트, 패러글라이더, 또는 고공 풍력 등의 설계에 있어, 3차원 모델에 가해지는 측풍공기력을 해석하는 일은 다양한 기계의 성능을 예측하기 위해 매우 중요하다. 3차원 형상 주위의 본질적인 유동 물리를 이해하기 위하여, 본 연구에서는 간략화된 강체 모델들이 제안되었다. 자유류 속도, 받음각, 종횡비, 그리고 캠버가 독립변수로서 고려되었다. 양력과 항력 계수들은 ANSYS-CFX를 이용한 전산유체역학 해석을 통하여 계산되었고, 유동장의 후처리된 가시화 결과는 유체역학의 관점에서 해석되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권8호
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• pp.711-717
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• 2012

스포츠급 경항공기 개념 설계 단계에서 항공기의 정적 안정성 분석을 위해 1/5 축소모델로 풍동시험을 수행하였다. 제안된 경항공기의 동체 단독 및 동체에 주익, 수평꼬리날개, 수직꼬리날개 등을 조합한 6개 형상에 작용하는 공력을 내장형 밸런스를 이용하여 측정하고 정안정 미계수를 도출하여 기본 양항력 공력특성 및 각 요소가 세로 방향 가로 정안정 특성에 미치는 효과를 분석하였다. 풍동시험 결과로부터 특히, 수평꼬리날개와 수직꼬리날개 그리고 고익형태와 상반각을 갖는 주익 등이 각각 세로, 방향, 가로 정안정성에 미치는 기여정도를 정량적으로 파악하였으며, 본 시험결과는 항공기 각 형상 구성품 조합의 정안정 특성에 관한 유용한 실험자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1049-1059
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• 2010

본 연구는 헬리콥터 블레이드 플랜폼의 공력최적 설계를 다루었다. 블레이드 3차원 공력형상 설계단계에서 결정해야하는 주요 설계 요소를 정의하고 B$\acute{e}$zier 곡선 등을 이용하여 매개변수화 하였다. 매개변수화와 설계 구속조건은 경험적 요소와 노하우를 반영하여 산업체나 연구소 등에서 사용하고 있는 설계기법을 활용하여 정의하였다. 호버링 FM과 전진비행 등가 양항비를 최적설계 문제의 목적함수로 반영하였다. 유도된 비선형 최적화 문제는 SQP기법으로 풀이하였으며 응용연구를 통해 본 연구의 기법으로 블레이드의 익형배치, 비틀림 및 시위분포 등 중요한 플랜폼 형상을 효과적으로 설계할 수 있음을 보였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권7호
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• pp.892-899
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• 2016

본 연구에서는 세굴된 해저 파이프 주위 중력류의 유동 해석을 수행하였다. 결과 비교를 위해 세굴이 아닌 평평한 해저면 위에 틈새 거리를 두고 설치된 해저 파이프 문제를 함께 고려하였다. 여기서 세굴의 깊이와 틈새 거리는 동일하며, 평평한 해저면 위에 설치된 파이프 문제는 일반적으로 실제 세굴효과를 이상적으로 구현하기 위해 주로 고려된다. 중력류와 해저 파이프 상호작용에 대한 유동특성의 이해를 위해 농도 및 와도장, 압력장 그리고 양항력 계수 등, 다양한 물리량들을 비교 및 분석 하였다. 결과적으로 세굴과 평평한 해저면 위에 설치된 해저 파이프 주위 유동특성이 달라짐을 관찰하였다, 특히 세굴의 위 파이프의 경우 구조물 상부에서 발달된 음의 와만 하류로 나아가게 되지만 평탄면 위 파이프는 이열 와구조 형태를 가지는 것을 확인하였다. 따라서 중력류에 놓인 해저 파이프의 안전 설계를 위해서는 무엇보다 실제 세굴조건을 고려하는 것이 중요 할 것으로 판단된다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권2호
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• pp.875-882
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• 2019

The effects of Triangle Groove Strips (TGS) on Vortex-induced Vibration (VIV) suppression of marine riser are numerically investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD) method. The range of Reynolds number in simulations is 4.0 × 10⁴ < Re < 1.2 × 10⁵. The two-dimensional unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and Shear Stress Transport (SST) k-ω turbulence model are used to calculate the flow around marine riser. The Newmark-β method is employed for evaluating the structure dynamics of marine riser. The effect of the height ratio (ε) of TGS on VIV suppression is evaluated. The amplitude responses, frequency responses, vortex patterns and the flow around the structures are discussed in detail. With the increase of the height ratio of TGS, the suppression effect of TGS on VIV suppression is improved firstly and then weakened. When ε=0.04, the suppression effect of TGS is the best. Compared with the VIV responses of smooth marine riser, the amplitude ratio is reduced by 38.9%, the peak of the lift coefficient is reduced by 69% and the peak of the drag coefficient is reduced by 40% when Re=6.0 × 10⁴. With the increase of Reynolds number, the suppression effect of TGS on VIV suppression is improved firstly and then weakened. When the Reynolds number is 7.0 × 10⁴, the amplitude ratio can be reduced by 40.1%. As to the large-amplitude vibration cases, the TGS show nice suppression effect on VIV.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-7
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• 2003

익형에 대한 공력 최적설계 프로그램을 개발하였으며, 점성 유동장에 대한 보다 정확한 정보를 설계에 반영하기 위하여 나비어-스톡스 방정식을 사용하였다. 최적설계 방법으로는 민감도 해석을 위하여 수정유용방향탐색방법(Modified Method of Feasible Directions, MMFD)을 사용하였으며 이동거리 계산을 위하여 다항식 보간법을 사용하였다. 또한 설계시간을 단축하기 위하여 MPI를 사용하여 병렬화하였다. 전체 유동장을 8개의 영역으로 분할하였으며 분할된 영역은 지정된 프로세서에 할당하여 계산을 수행하였다. 민감도 계산을 위하여 각 프로세서에 할당하여 계산을 수행하였다. 민감도 계산을 위하여 각 프로세서에 각 탐색방향을 할당하여 민감도를 병렬계산하였다. 본 연구의 수행 결과 양력은 허용한도 내의 일정한 값을 유지하는 가운데 항력이 감소된 최적화된 익형의 형상을 설계할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권6호
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• pp.475-484
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• 2012

익형 풍동시험 시 모델의 제작오차에 의해 시험 익형과 지지대 익형의 두께에서 차이가 있을 경우 시험 익형의 공력특성에 주는 영향을 양력, 항력 및 모멘트 값의 변화를 수치 해석하여 비교 및 분석하였다. 이를 위해 익형모델을 세 부분으로 나누어 제작하는 경우 가운데 위치하는 시험 익형을 기준 형상으로 하여 시험 익형 양쪽에 부착하여 지지대 역할을 하는 익형의 최대두께를 가운데 익형에 비해 작게 설정하였다. 익형모델은 NACA64- 418을 사용하였으며, 난류모델은 천이현상을 잘 예측할 수 있는 Transition SST를 사용하였다. 다양한 받음각과 레이놀즈 수에서 지지대 역할을 하는 익형모델과 두께 차이가 매우 큰 경우에도 가운데 위치한 시험 익형의 공력특성에 미치는 영향이 매우 작음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권6호
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• pp.532-540
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• 2008

최근 구조변형을 고려한 항공기의 공력특성을 계산하는데 필요한 CFD와 CSD 기법이 연계된 FSI 시스템에 관한 관심이 증대하고 있다. 본 연구에서는 유체유발 구조 변형을 고려한 수렴된 구조형상에 대한 공력특성 예측을 위해 유체-구조 연계 시스템인 FSI(Fluid- Structure Interaction)를 구축하였다. 각 모듈의 연계, 특히 CSD와 CFD의 결합 및 변형된 형상에 대한 공력격자 재생성을 위해 VSI(Volume Spline Interpolation)와 격자 변형 코드를 개발하였으며, 공력과 구조의 해석 모듈로 상용 프로그램인 FLUENT와 NASTRAN을 사용하였다. 구축된 시스템을 DLR-F4 날개에 적용하여 정적 유체-구조 연구를 수행하였으며, 그 결과 마하수 0.75에서 변형된 형상에 대한 양력 및 항력 계수는 약 20.26%, 18.5% 감소하는 것으로 나타났다.