Sitorus, Patar Ebenezer;Park, JineSoon;Ko, Jin Hwan
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.1
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pp.225-232
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2019
In recent years, nonlinear dynamic models have been developed for flapping-type energy harvesting systems with a rigid wing, but not for those with a flexible wing. Thus, in this study, flexible wing designs of NACA0012 section are proposed and measurements of the forces of rigid cambered wings, which are used to estimate the performance of the designed wings, are conducted. Polar curves from the measured lift and drag coefficients show that JavaFoil estimation is much closer to the measured values than Eppler over the entire given range of angles of attack. As the camber of the rigid cambered wings is increased, both the lift and drag coefficients increase, in turn increasing the resultant forces. Moreover, the maximum resultant forces for all rigid cambered wings are achieved at the same angle of attack as the maximum lift coefficient, meaning that the lift coefficient is dominant in representations of the wing characteristics.
Park, Youngmin;Kang, Hyoungmin;Chung, Jindeog;Lee, Hae-Chang
Journal of Aerospace System Engineering
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v.7
no.3
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pp.1-6
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2013
Numerical optimization of two dimensional high lift configuration was performed with flow solver and optimization method based on RSM(Response Surface Model). Navier-Stokes solver with Spalart-Allmaras turbulence model was selected for the simulation of highly complex and separated flows on the flap. For the simultaneous optimization of both flap shape and setting (gap/overlap), 10 design variables (eight variables for flap shape variation and two variables for flap setting) were chosen. In order to generate the response surface model, 128 experimental points were selected for 10 design variables. The objective function considering maximum lift coefficient, lift to drag ratio and lift coefficient at specific angle of attack was selected to reduce flow separation on the flap surface. The present method was applied to two dimensional fowler flap in landing configuration. After applying the present method, it was shown that the optimized high lift configuration had less flow separation on the flap surface and lift to drag ratio was suppressed over entire angle of attack range.
The objective of this study is to provide the quantitative and qualitative computational data about the aerodynamic performance of Gurney flap on NACA 00XX airfoils and to show the optimum Gurney flap height for each airfoil. The test was performed on 7 different airfoils from NACA 0006 to NACA0024, which have a 3% chord(=c) thickness interval. For every NACA 00XX airfoil, Gurney flap heights were changed by 0.5% or 0.25% chord interval from 0 to 2.0%c to study their effects. The aerodynamic characteristics of clean and Gurney flap airfoil were compared, and the influences of Gurney flap on each airfoil were compared. As a CFD (Computational Fluid Dynamics) solver, FLUENT, based on Navier-Stokes code, was used to calculate the flow field around the airfoil. The fully-turbulent results were obtained using the standard $k-{\varepsilon}$ two-equation turbulence model. The test results showed that Gurney flap increased the lift coefficient much more than the drag coefficient over a certain range of the lift coefficient, so the lift-to-drag ratio, which is the important index of airfoil performance, was increased. Based on the test results, the relationship between the airfoil thickness and the optimum Gurney flap heights was suggested.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.1-11
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2021
Performance of a NACA 634-021 hydrofoil in motion under and in close proximity of a free surface for a large range of angles of attack is studied. Lift and drag coefficients of the hydrofoil at different submergence depths are investigated both numerically and experimentally, for 0° ≤ AoA ≤ 30° at a Reynolds number of 105. The results of the numerical study are in good agreement with the experimental results. The agreement confirms the new finding that for a submerged hydrofoil operating at high angles of attack close to a free surface, the interaction between the hydrofoil-motion induced waves on the free surface and the hydrofoil results in mitigation of the flow separation characteristics on the suction side of the foil and delay in stall, and improvement in hydrofoil performance. In comparing with a baseline case, results suggest a 55% increase in maximum lift coefficient and 90% average improvement in performance for, based on the lift-to-drag ratio, but it is also observed significant decrease of lift-to-drag ratio at lower angles of attack. Flow details obtained from combined finite volume and volume of fluid numerical methods provide insight into the underlying enhancement mechanism, involving interaction between the hydrofoil and the free surface.
Two-dimensional incompressible Navier-Stokes equations are solved using SIMPLER method in the intrinsic curvilinear coordinates system to study the unsteady viscous flow physics over two-dimensional ellipses. Unsteady viscous flows over various thickness-to-chord ratios of 0.6, 0.8, 1.0, and 1.2 elliptic cylinders are simulated at different Reynolds numbers of 200, 400, and 1,000. This study is focused on the understanding the effects of Reynolds number and elliptic cylinder thickness on the drag and lift forces. The present numerical solutions are compared with available experimental and numerical results and show a good agreement. Through this study, it is observed that the Reynolds number and the cylinder thickness affect significantly the frequencies of the force oscillations as well as the mean values and the amplitudes of the drag and lift forces.
The steady aerodynamic characteristics of a wing flying over a channel are investigated using a boundary-element method. The present method is validated by comparing the computed results with the measured data. Compared with a flat ground surface, the channel fence augmented the lift increase and induced drag reduction. When the fence is lower than the wing height, the gap between the wingtip and the fence does not affect the aerodynamic characteristics of the wing much. When the fence is higher than the wing height, the close gap increased the lift. The induced drag is reduced when the wing is placed near the ground or at the same height as the fence. It is believed that present results can be used in the conceptual design of the high-speed ground transporters flying over the channel.
We investigated the Reynolds number effects on the flow over a twisted offshore structure in the range of 3×103≤ Re ≤ 1 × 104. To analyze the effect of the twisted surface treatment, a large eddy simulation (LES) with a dynamic subgrid model was employed. A simulation of the cylindrical structure was also carried out to compare the results with those of the twisted offshore structure. As Re increased, the mean drag and lift coefficient of the twisted offshore structure increased with the same tendency as those of the cylindrical structure. However, the increases in the mean drag and lift coefficient of the twisted offshore structure were much smaller than those of the cylindrical structure. Furthermore, elongated shear layer and suppressed vortex shedding from the twisted offshore structure occurred compared to those of the cylindrical cylinder, resulting in a drag reduction and suppression of the vortex-induced vibration (VIV). In particular, the twisted offshore structure achieved a significant reduction of over 96% in VIV compared with that of the cylindrical structure, regardless of increasing Re. As a result, we concluded that the twisted offshore structure effectively controlled the flow structures with reductions in the drag and VIV compared with the cylindrical structure, irrespective of increasing Re.
Small horizontal axis wind turbines (HAWTs) can be used to produce power in areas where the wind conditions are not favorable or optimal for large HAWTs. A newly designed airfoil for use in small HAWTs was analyzed in CFD to predict the aerodynamic performance at various Reynolds numbers over a various angles of attack. The coefficient of lift and drag, CL and CD, and the pressure distribution over the airfoil was obtained. It was found that the airfoil could achieve very good aerodynamic characteristics. The results of the numerical analysis will be compared against experimental data for validation purposes.
Tests on flow-induced vibration of inclined cylinders in uniform flow were performed in the cavitation tunnel at the Korea Instituteof Machinery and Metals. The test program was intended to investigate flow-induced vibration characteristic of the cylinders with three different inclined angles of 10$^\circ$, 20$^\circ$ and 30$^\circ$ and to estimate the fluid force coefficients acting on the cylinders. Important observations are as follows: 1) Numal drag is dominant compared with viscous drag for the inclined angle over 20.deg. and it has the value from 1.7 to 2.0 as was observed by other researchers. 2) Lift force coefficient has large value at the lock-in range determined by 4$\Theta/f_nD$<8. Measured maximum lift force coefficients at the inclined angle of 30.$^\circ$ and 20$^\circ$ were 0.9 and 0.4 respectively.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.45
no.1
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pp.34-45
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2009
In this study, the hydrodynamic coefficients were measured using various nettings to analyze the change of drag coefficients and lift coefficients as a basic study for deriving hydrodynamic coefficients. The data on hydrodynamic force obtained from the flume tank tests were used to compare and analyze the hydrodynamic coefficients based on Reynolds number. Standardized hydrodynamic coefficients were then assumed during the analysis procedures. The hydrodynamic coefficients were measured using the 9 kinds of nettings in which had the same total projected area with different diameters and mesh-grouping ratio. These different netting systems : mesh-grouping ratio. The results of the test of nettings were as follows; First, the drag coefficients of nettings increased when the higher attack angles applied, and decreased with the increased flow speed and netting twine diameter. Second, the lift coefficients of nettings showed the increased values until the attack angle 30 degree, but decreased for the attack angle over 40 degree. Third, the hydrodynamic coefficients of netting decreased as the Reynolds number increased, and reach at slightly states in the highest numbers. Fourth, the hydrodynamic coefficients were derived from a functional formula considering attack angles and Reynolds number, and presented in the three dimensional space.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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