• 대한기계학회논문집B
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• 제29권5호
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• pp.625-632
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• 2005

This paper describes the shape optimization of a stator blade in a single-stage transonic axial compressor. The blade optimization has been performed using response surface method and three-dimensional Navier-Stokes analysis. Two shape variables of the stator blade, which are used to define a stacking line, are introduced to increase an adiabatic efficiency. Data points for response evaluations have been selected by D-optimal design, and linear programming method has been used for an optimization on a response surface. Throughout the shape optimization of a stator blade, the adiabatic efficiency is increased to 5.8 percent compared to that of the reference shape of the stator. The increase of the efficiency is mainly caused by the pressure enhancement in the stator blade. Flow separation on the blade suction surface of the stator is also improved by optimizing the stator blade. It is noted that the optimization of the stator blade is also useful method to increase the adiabatic efficiency in the axial compressor as well as the optimization of a rotor blade, which is widely used now.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.77-84
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• 2012

The aerodynamic performance of a single-stage transonic axial compressor was experimentally evaluated by measuring pressure and temperature distribution at the inlet and outlet of the compressor. The compressor was developed by Korea Aerospace Research Institute through multidisciplinary design optimization (MDO) method, especially integrating aerodynamic performance and structural stability. The test results show that the pressure ratio is 1.65 and the efficiency is 85.8 % at design point, where the corrected speed is 22,000 rpm and the corrected mass flow rate is 15.4 kg/s, and it has a good agreement with the design target and computational results. The distribution of pressure ratio is very steep at design speed, compared with the trend of other subsonic compressors. Also the static pressure distribution on the stator casing shows that the blade loading is gradually increasing through the stage as designed.

• 한국항공운항학회지
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• 제14권3호
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• pp.7-15
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• 2006

Aerodynamic analysis of an airfoil in the transonic region was automated in order to enable parametric study by using the journal file of the commercial analysis code FLUENT, pre/post process Gambit and computational mathematics code MATLAB. The automated capability was illustrated via NACA 0012 and RAE 2822 airfoils. This analysis was carried out at Mach numbers ranged from 0.70 to 0.80, angles of attack; 1$^{\circ}$, 2$^{\circ}$ and 4$^{\circ}$, Reynolds numbers; 4.0${\times}$106, 6.5${\times}$106. The analysis results of a pressure coefficient were verified by comparing with the experimental data which were measured in terms of chord length because the pressure coefficient of an airfoil surface is a good estimator of flow characteristics. The results of two airfoils show that this analysis code is useful enough to be used in the design optimization of airfoil.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권6호
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• pp.23-29
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• 2003

얇은 익형 주위에 다양한 응축 과정을 수반하는 상대 습도가 100%인 포화 습공기 천음속 이상 유동에 대하여 연구하였다. 본 연구는 Rusak 과 Lee[11, 12]가 발전시킨 그리고 응축에 의한 열 증가의 효과를 포함하는 확장된 천음속 미 교란 모델을 사용하였고, 응축 과정은 서로 다른 두 가지 형태의 응축 과정을 고려한다. 먼저, 비 평형 균질 과정(nonequilibrium and homogeneous process)에서의 응축 질량비는 고전적 핵형성 이론과 작은 물방울 성장이론에 따라 계산되고, 평형과정(equilibrium process)에서의 응축 질량비는 등엔트로피 가정으로부터 계산된다. 유동 방정식과 응축 방정식들은 반복수치 계산법을 사용하여 그 해를 구하였다. 상류 유동 조건을 같게 하여 얻은 수치계산 결과들은 유동구조, 응축장, 그리고 익형 표면에서의 압력분포 등을 묘사한다. 유동특성, 즉 충격파의 위치와 강도 그리고 익형의 압력분포 등은 서로 다른 두 응축과정에서 각각 다른 유동특성을 나타냈다. 하지만, 각각의 응축과정에서 응축 결과로 생긴 열 증가는 유동거동에 상당한 변화를 야기 시키고 익형의 공력 성능에도 상당한 영향을 미친다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.219-225
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• 2014

본 연구에서는 NACA0012/14/15 천음속 에어포일 유동에서 비평형 응축이 충격파 진동에 미치는 영향을 TVD 수치해석을 통하여 연구하였다. 주류 마하수 0.81-0.90에 대해, 정체점 상대습도 및 에어포일의 기하학적 형상이 유동 특성에 미치는 영향이 구명되었다. 받음각 ${\alpha}=0^{\circ}$, 정체점 온도(288K) 및 주류 마하수가 0.87인 경우, 정체점 상대습도의 증가는 Terminating Shock의 충격파 강도를 약화시킨다. 정체점 상대습도가 30%인 경우 961Hz이던 충격파의 진동수가 60%일 때는 912Hz로 약 5% 감소한다. 정체점 상대습도가 동일한 경우는 주류 마하수가 클수록 충격파의 진동수 및 이동거리는 크게 된다. 또, 진동의 한 주기에 대해 항력계수의 변화도 구명되었다. 정체점 상대습도가 높을수록 최대 항력 계수는 작고, 항력계수의 변화폭 또한 감소한다. 한편 에어포일의 최대 두께가 두꺼울수록 초음속 영역의 크기는 증가하며 충격파의 진동수 및 이동거리도 증가한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.233-240
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• 2017

본 연구에서는 전산유체역학의 특징에 대한 이해를 위해 천음속 날개-동체 주위의 유동장을 In-house 전산유체 코드로 해석하여 시험 결과와 비교하였다. 날개는 RAE 101 익형 단면을 가진 RAE Wing 'A'이며 동체는 축대칭 형상이다. In-house 코드는 비정렬 격자 기반의 압축성 Euler/Navier-Stokes 해석 코드이다. 격자에 대한 의존도, 난류 모형, 공간차분 기법, 점성/비점성의 영향을 시험 결과와 비교하여 살펴보았다. 난류 모형은 $k-{\omega}$ 모형, Spalart-Allmaras 모형, $k-{\omega}$ SST을 적용하였고, 공간차분 기법은 Jameson의 인공 점성를 도입한 중앙 차분 기법과 Roe의 풍상 차분 기법을 적용하였다. 대체적으로 시험 결과를 잘 예측하였으나, 압력분포 및 충격파의 위치가 난류 모형 및 공간 차분 기법에 따라 조금씩 다르게 예측되었으며, 정확한 충격파 위치를 예측하기 위해서는 난류 점성 효과가 고려되어야 함을 알 수 있다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제4권2호
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• pp.145-167
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• 2017

The presented paper gives an overview of several projects addressing the experimental characterization and control of the buffet phenomenon on 3D turbulent wings in transonic flow conditions. This aerodynamic instability induces strong wall pressure fluctuations and therefore limits flight domain. Consequently, to enlarge the latter but also to provide more flexibility during the design phase, it is interesting to try to delay the buffet onset. This paper summarizes the main investigations leading to the achievement of open and closed-loop buffet control and its experimental demonstration. Several wind tunnel tests campaigns, performed on a 3D half wing/fuselage body, enabled to characterize the buffet aerodynamic instability and to study the efficiency of innovative fluidic control devices designed and manufactured by ONERA. The analysis of the open-loop databases demonstrated the effects on the usual buffet characteristics, especially on the shock location and the separation areas on the wing suction side. Using these results, a closed-loop control methodology based on a quasi-steady approach was defined and several architectures were tested for various parameters such as the input signal, the objective function, the tuning of the feedback gain. All closed-loop methods were implemented on a dSPACE device able to estimate in real time the fluidic actuators command calculated mainly from the unsteady pressure sensors data. The efficiency of delaying the buffet onset or limiting its effects was demonstrated using the quasi-steady closed-loop approach and tested in both research and industrial wind tunnel environments.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권3호
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• pp.231-236
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• 2015

공동유동은 종래 많은 연구가 수행되었으나 대부분의 연구는 공동 상류의 압력구배가 없는 수평면 상에 위치한 공동 유동에 대한 연구가 수행되어 왔으며, 실제 공학적 응용에서 나타나는 곡면 벽상에 위치한 공동 유동에 대한 연구는 거의 수행되지 않고 있다. 일반적으로 곡면 벽상에 위치한 공동유동에는 원심력이 작용하여 종래의 공동 유동 연구결과와 상이한 유동특성을 가질 것으로 판단되나, 이러한 데이터는 지금까지 보고되지 않았다. 본 연구에서는 곡면 벽상에 설치한 공동 유동을 수치해석법으로 조사하여 곡면의 곡률반경 및 유동의 마하수가 천음속 및 초음속 공동유동의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 곡면의 곡률반경이 작아질수록, 유동의 마하수가 증가할수록, 공동내부에서 발생하는 피크압력의 크기는 증가하였으며 공동으로 인한 전압력손실 증가한다는 것을 확인할 수 있다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 12th Asian Congress of Fluid Mechanics
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• pp.70.4-70.4
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• 2008

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권5호
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• pp.33-42
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• 2021

현대 전투기는 정안정성 완화 개념을 적용하여 기동성과 성능을 향상시키는데, 천음속 비행영역에서는 충격파 형성과 더불어 감속기동 중 발생하는 공력중심 전방이동 현상에 의해 갑작스런 기수 들림이 발생하는 경향을 갖는다. 또한 천음속 중간 받음각 비행영역은 항공기 모델링이 어려워 모델 기반의 제어 방식은 이 문제를 해결하는데 한계를 갖는다. 이번 논문에서는 초음속 경전투기 모델을 이용하여 천음속 영역에서 감속선회 기동 중 모델 기반 증분형 동적 모델역변환 방식의 천음속 피칭모멘트 보상 제어(TPMC)와 모델과 센서를 기반으로 하는 Hybrid 증분형 동적모델 역변환(IDI) 제어의 성능을 분석하였다. 분석 결과, Hybrid 증분형 동적모델 역변환 제어는 천음속 피칭모멘트 보상 제어에 비해 빠른 초기 반응과 동등한 최대 수직가속도 제한 성능을 가지면서 조종사가 예측 가능한 비행성을 제공하여 천음속 중간 받음각 비행영역에서 하중제한 초과 방지 제어기의 성능을 크게 개선하였다.