• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권4호
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• pp.662-674
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• 2017

This paper describes the multidisciplinary design optimization (MDO) process of a tailless unmanned combat aerial vehicle (UCAV) using global variable fidelity aerodynamic analysis. The developed tailless UAV design framework combines multiple disciplines that are based on low-fidelity and empirical analysis methods. An automated high-fidelity aerodynamic analysis is efficiently integrated into the MDO framework. Global variable fidelity modeling algorithm manages the use of the high-fidelity analysis to enhance the overall accuracy of the MDO by providing the initial sampling of the design space with iterative refinement of the approximation model in the neighborhood of the optimum solution. A design formulation was established considering a specific aerodynamic, stability and control design features of a tailless aircraft configuration with a UCAV specific mission profile. Design optimization problems with low-fidelity and variable fidelity analyses were successfully solved. The objective function improvement is 14.5% and 15.9% with low and variable fidelity optimization respectively. Results also indicate that low-fidelity analysis overestimates the value of lift-to-drag ratio by 3-5%, while the variable fidelity results are equal to the high-fidelity analysis results by algorithm definition.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권2호
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• pp.108-118
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• 2014

근사모델을 이용한 최적설계 문제에서는 설계변수의 수가 증가함에 따라 근사모델의 정확도를 확보하기 위한 계산 횟수가 급격히 증가한다. 이를 해결하기 위해 저정확도 모델을 바탕으로 고정확도 모델로 보정하는 Variable-Fidelity Modeling을 이용하였다. 본 논문에서 Variable-Fidelity Model로는 계층적 크리깅 모델을 이용하였으며, 다목적 유전자 알고리즘과 결합하여 최적화 프레임워크를 제안하였다. 이 방법의 유용성을 검증하기 위하여 천음속 영역에 대한 익형 최적 설계를 하였다. 설계변수로는 PARSEC의 파라메터를 이용하였으며, 서로 다른 격자수를 가지는 경우 그리고 서로 다른 정확도를 가지는 해석자를 이용한 경우에 관하여 해석을 수행하였다. 검증을 위해 단일 정확도 모델에 대한 최적화 결과와 비교하였다. 모든 경우에 관하여 파레토 라인이 유사하게 나오는 것을 확인 할 수 있었으며, 계산시간은 계층적 크리깅 모델을 이용한 Variable-Fidelity Model이 단일 정확도 모델에 비하여 훨씬 줄어들었다. 이를 바탕으로 본 논문의 방법이 단일 정확도를 가지는 모델에 대한 최적화 방법과 유사한 정확도를 가지며 더욱 효율적임을 확인 할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권9호
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• pp.709-719
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• 2021

최근 들어 비행 시뮬레이션 기술의 정확도 향상과 기술의 발전으로 실제 비행시험 횟수를 줄이고 시뮬레이션으로 비행 안전과 인증을 확인하는 가상 인증이 확대되는 추세에 있다. 고신뢰도의 비행 시뮬레이션을 위해서는 고정밀도의 공력 데이터를 다양한 받음각과 마하수, 옆 미끄럼각 범위에서 구성해야 한다. 본 연구에서는 정밀한 공력 데이터베이스의 구축을 위해 최적 설계에 주로 사용되는 다양한 데이터 융합 기법의 하나인 Gaussian Process(GP) 기반의 변형 정밀도 모델링(VFM, Variable Fidelity Modeling) 기법과 Adaptive Sampling 기법을 결합하여 개선 변형 정밀도(Improved VFM) 기법을 제안하였다. Case study로 F-16 전투기를 선정하고 고정밀도 데이터의 종류에 따라 4개의 Case를 분류하여 각각의 오차와 정확도를 확인하였다. 여기에 본 연구에서 제안하는 개선 VFM 데이터 융합 기법을 적용하여 고정밀 공력 데이터 사용 횟수를 최소화함으로써 그 유용함을 확인할 수 있었다. 또한, Gliding, Short Term Pitch Response, Roll Mode 기동에 대한 실제 실험 데이터 대비 항공안전 인증 요구 만족 여부를 확인하였다. 이를 통해 개선 변형 정밀도 모델링을 사용한 고정밀도 시뮬레이션의 가상 인증 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.23-24
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• 2015

In this talk, we will present what we believe is the state-of-the-art of the numerical modeling and simulation of the combustion processes as they relate to typical scramjet engines. The free-stream Mach number is hypersonic, but the speed is not sufficiently decelerated at the inlet/isolator, as in ramjets, so that combustion takes place under supersonic conditions. This creates some difficulties for most turbulence-combustion models. We delve into the details of these problems, by discussing the software programs that have a long track record for scramjet combustion simulation; with a focus on the accuracy of the baseline numerical methods used, the turbulence modeling/simulation approach, the comparative fidelity of the turbulence-combustion interaction models, ability to simulate premixed/non-premixed/partially-premixed, quenching/re-ignition capabilities, the numerical spark-plug method, Damkholer number regimes supported, and the effects of variable Prandtl, Schmidt, and Lewis numbers. Validation results from high-speed and low-speed combustion applications will also be presented.