• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
• /
• pp.1023-1028
• /
• 2004

A micro-pressure wave is generated by the high-speed train which enters a tunnel, and it causes explosive noise and vibration at the exit. It is known that train speed, train-tunnel area ratio, nose slenderness and nose shape mainly influence on generating micro-pressure wave. So it is required to minimize it by searching optimal values of such train shape factors and tunnel condition. In this study, response surface model, one of approximation models, is used to perform optimization effectively and analyze sensitivity of design variables. Owen's randomized orthogonal array and D-optimal Design are used to construct response surface model. In order to increase accuracy of model, stepwise regression is selected. Finally SQP(Sequential Quadratic Programming) optimization algorithm is used to minimize the maximum micro-pressure wave by using built approximation model.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2004년도 추계 학술대회논문집
• /
• pp.197-201
• /
• 2004

A design optimization of Sphere-Cone blunt nose hypersonic flight vehicle has been studied by using upwind Navier-Stokes method and numerical optimization method. Heat transfer coefficient and drag coefficient are selected as objective function or design constraint. Control points of Bezier curve are considered as design variable.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권9호
• /
• pp.825-834
• /
• 2008

고 받음각에서의 방향 안정성 향상을 위한 chine 형상 최적화를 수행하였다. Super ellipse equation을 통하여 다양한 형태의 chine 형상을 생성하고, 3차원 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 방향안정성 및 고받음각에서의 공력 특성을 분석하였으며, 가장 높은 방향 안정성을 갖는 형상을 기본형상으로 선정하였다. 파리미터를 이용한 기본형상의 곡면 변형을 통하여 높은 방향 안정성 및 양항비를 동시에 만족하는 최적형상 도출을 위하여, 반응면을 구성하고 가중치를 도입하고 양항비를 구속조건으로 하는 방향안정성 최적화 문제를 수행하였다. 본 연구를 통하여 고받음각에서 chine형상의 공력특성을 파악하여 강한 와류를 발생시키는 chine 형상이 방향안정성에 도움이 된다는 것을 확인할 수 있었으며 최적화를 통해 기본형상보다 방향안정성이 약 29% 향상되는 결과를 얻었다. 또한 파라미터 기반 형상 생성기법과 근사최적화 기법의 연동을 이용한 형상최적설계 과정을 초음속, 고받음각 유동의 chine 형상설계에 적용하여 그 효율성을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2001년도 춘계 학술대회논문집
• /
• pp.72-77
• /
• 2001

The computational efficiency of an shape optimization procedure is highly dependent upon the proper selection of shape representation methods and design variables. In this study, shape functions, Bezier and NURBS(non-uniform rational B-splines) curves are selected as configuration generation methods and their efficiencies on the nose shape design of high-speed air vehicles, are compared. The effects of the number of control points, weighting factors and the optimization methods when utilizing the NURBS curves, are investigated. By implementing Bezier and NURBS curves, shapes having lower drag than the optimization case utilizing the shape functions, were obtained, hence it was demonstrated that these curves have better capability in representing the configuration. Efforts will be given to improve the convergence behavior when utilizing the NURBS, hence to reduce the number of Navier-Stokes analysis calculations.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.416-421
• /
• 2008

최근 세계 각국의 고속열차들은 속도 향상 측면에서 비약적인 발전을 보이고 있으며, 국내에서도 2007년부터 '차세대 고속철도 기술개발 사업'을 통해 최고속도 400km/h급의 고속열차 개발을 진행 중에 있다. 고속열차의 주행속도가 증가함에 따라 이전에는 제기되지 않았던 공기저항, 공력소음 문제, 열차의 교행 및 측풍에 의해 발생하는 압력변동, 터널출구에서 발생하는 미기압파 등의 문제들이 대두되고 있으며 이와 같은 문제들은 열차의 고속화를 제약하는 요인이 된다. 특히, 고속열차의 전두부 형상은 이러한 공기역학적 문제들과 밀접하게 연결되어 있으며, 팬터그래프의 소음 및 안정적인 집전 성능 확보 등도 속도 향상을 위해 반드시 고려해야하는 사항이다. 본 논문에서는 고속열차의 속도향상 노력의 일환으로 진행되고 있는 '공력해석 향상 기술'의 연구 내용과 더불어, 터널 미기압파 저감을 위한 전두부 형상 최적화 결과와 팬터그래프 공력성능 향상을 위한 강건 최적화 결과를 소개한다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.709-716
• /
• 2016

고속열차의 공기저항 저감을 위해 KTX-산천의 구성요소별 공기저항을 상세하게 분석하였다. 전체 공기저항의 약 42.9%는 동력차(선두차, 후미차)에서 그리고 약 10.1%는 대차에서 유발되는 것으로 나타났다. 전두부의 공기저항 저감을 위해 Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno 기법을 이용한 전두부 최적설계를 수행하였다. 그리고 차체 공기저항 저감을 위해 동력차 형상 변화 및 대차커버를 적용하였다. 공기저항 저감을 위해 최적설계된 편성열차의 공기저항은 KTX-산천 대비 약 15.0% 저감되었으며, 주행저항은 속도 350km/h에서 약 12% 감소될 것으로 예상된다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.49-55
• /
• 2020

발사체의 사거리 증대는 중요한 성능개선 목표 중 하나이다. 일반적으로 발사체 비행탄두의 형상은 공기역학 및 구조적인 요소를 복합적으로 고려하여 선정한다. 몸체, 탄두부 및 탄미부 형상의 선정은 공기역학적 설계에 중요한 영향을 미친다. 발사체 비행탄두 형상의 주요 설계 요소는 공기역학적 항력이다. 공기역학적 항력은 발사체의 운동과 반대 방향으로 작용하는 공기역학적 힘이다. 준실험적 기법을 이용하여 탄두부, 탄미부 및 몸체 형상이 발사체의 공기역학적 특성에 미치는 영향을 분석하기 위한 연구를 수행하였다. 여러 가지 비행탄두 형상 변수에 대한 연구를 수행하였으며, 최대 사거리 성능 분석에는 탄도 모사분석 모델을 사용하였다. 발사체 비행탄두 형상 최적화를 이용한 사거리 증대 가능성을 분석하고, 형상 변수 최적화에 의한 사거리 증대 효과를 확인하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
• /
• 제5회(2016년)
• /
• pp.228-233
• /
• 2016

Auxetic material is a material which has negative Poisson's ratio(NPR). Auxetic material shows some distinctive property like high energy absorbing property and high shear modulus. Among these, synclastic curvature is very interesting characteristic. When synclastic-curvature-material bends, it changes its shape like dome, contrary to non-auxetic material which changes its shape like saddle(anticlastic). This distinctive property could make it easy to manufacture curved structure like nose cone or wing panel in aerospace engineering. In this study, we studied a quantitative analysis about synclastic curvature of re-entrant panel with finite element model. We suggested a concept 'Degree of Synclasticity(DOS)', which means a ratio of curvature of load-direction and load-orthogonal direction. We studied the variation of DOS with two factor, unit cell inner angle(${\theta}$) and load position angle(${\phi}$). DOS decreases as ${\theta}$ increases because the unit cell goes out of auxetic-shape. As ${\phi}$ varies, DOS changes in a large range. So proper optimization of ${\phi}$ would be needed for application.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제32권5호
• /
• pp.392-399
• /
• 2008

Accurate measurement of speed and altitude of flying vehicles in air data system remains a critical technical issue. A highly reliable Pitot-static probe is required to obtain air data such as total pressure and static pressure. In this study, an analysis of the characteristics of flowfield around the Pitot-static probe was performed by using a Navier-Stokes CFD code. In addition, for the purpose of finding an optimal configuration, a technique based on the response surface method is applied to the problem with design parameters including shape of the nose section and cone angle. It is shown that the optimal configuration fulfills the MIL specification in wider range of high angles of attack.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제13권3호
• /
• pp.317-322
• /
• 2012

The low speed aerodynamic characteristics for a modified sonic arc airfoil which is designed by using the nose shape function of sonic arc, the shape function of NACA four-digit wing sections, and Maple are experimentally investigated. The small rotor blades of a modified sonic arc and NACA0012 airfoil are precisely fabricated with a commercially available light aluminum(Al 6061-T6) and are spin tested over a low speed range (3000rpm-5000rpm). In a consuming power comparison, the consuming powers of NACA0012 are higher than that of modified sonic arcs at each pitch angle. The measured rotor thrust for each pitch angle is used to estimate the rotor thrust coefficient according to momentum theory in the hover state. The value of thrust coefficients for both two airfoils at each pitch angle show almost constant values over the low Mach number range. However, the rotor thrust coefficient of NACA0012 is higher than that of the modified sonic arc at each pitch angle. In conclusion, the aerodynamic performance of NACA0012 is better than that of modified sonic arcs in the low speed regime. This test model will provide a convenient platform for improving the aerodynamic performance of small scale airfoils and for performing design optimization studies.