본 논문에서는 수 백 나노미터 크기의 자성 소자에서 존재하는 강자기 소용돌이 구조의 운동에 대한 이론을 제시한다. LLG 방정식으로부터 유도된 운동방정식, 즉 Thiele 방정식에 그 이후 밝혀진 이론적 결과들을 도입하여 강자기 소용돌이의 감쇠 단조화 운동방정식을 도출하였다. 이러한 운동방정식으로부터 감쇠 단조화 운동의 고유 진동수와 감쇠 상수를 나타내는 수식을 유도하였으며, 유도된 수식을 micromagnetic 시늉 실험을 통하여 검증하였다.
무인표적기의 성능 향상을 위해 추진시스템인 프로펠러를 재설계하였다. Vortex 이론을 이용한 설계 및 해석 프로그램을 사용하였으며, 설계 변수는 반경 방향에 따른 코드 길이, 블레이드의 반경 변화, 그리고 비틀림각 등이다. 저속과 고속일 때 모두 향상된 추력을 내도록 엔진 회전수 변경을 포함하여 프로펠러를 재설계 하였다.
Cavitation is the dominant noise source of the marine vehicle. Of the various types of cavitation , tip vortex cavitation is the first appearance type of marine propeller cavitation and it generates high frequency noise. In this study, tip vortex cavitation behavior and noise are numerically investigated. A numerical scheme using Eulerian flow field computation and Lagrangian particle trace approach is applied to simulate the tip vortex cavitation on the hydrofoil. Vortex flow field is simulated by combined Moore and Saffman's vortex core radius equation and Sculley vortex model. Tip vortex cavitation behavior is analyzed by coupled Rayleigh-Plesset equation and trajectory equation. The cavitation nuclei are distributed and released in the vortex flow result. Vortex cavitation trajectories and radius variations are computed according to nuclei initial size. Noise is analyzed using time dependent cavitation bubble position and radius data. This study may lay the foundation for future work on vortex cavitation study and it will provide a basis for proper underwater propeller noise control strategies.
경사충격파와 와류간의 상호작용에 관한 수치적 해석은 경사충격파에 기인한 와류붕괴 의 발생에 관한 이론적 모델 및 실험치와 비교하기 위해 수행되었다. 본 연구의 해석을 위해 마하수에 기초한 Roe의 기법 (RoeM) 과 2-방정식 난류 모델을 이용하여 3차원 난류 유동장을 효과적으로 계산하였다. 자유류 마하수 2.49에서 와유세기, 축방향속도 성분, 충격파 세기의 변화에 따른 상호작용의 영향을 연구하였다. 2-방정식 난류모델인 k-wSST 난류모델과 적절히 모델링된 와류모델을 이용하여 수치연구를 수행함으로써 실험적으로 관찰된 여러 유동장을 정확히 모사할 수 있었다. 경사충격파에 기인한 와류붕괴의 발생에 관한 기준을 결정하기 위한 본 연구결과는 이론적 모델과 실험치와 일치된 결과를 보여주고 있음을 확인하였다.
A noise prediction method of axial flow fan is developed by incorporating through-flow method and vortex shedding noise model. Fan noise is assumed to be generated due to the pressure fluctuation induced by wake vortices of fan blades and radiate as diploe distribution. The wake vortices are analyzed by combining Karman vortex street model and through-flow analysis results, and the vortex-induced fluctuating pressure on blade surface is calculated by thin airfoil theory. The predicted sound pressure levels and directivity patterns of fan noise by the present method are favorably compared with fan noise test data. Furthermore, the present method is shown to be very useful for predicting the aero-acoustic performance map of the fan operated at off-design point.
A theoretical model on shock-vortex interaction is investigated using a numerical technique to solve Navier-Stokes equations. The shock-vortex interaction generated by this model based on the classical Rankin vortex is precisely investigated for a benchmark problem: Dosanjh and Weeks experiment. In terms of shock dynamics, the interaction is categorized to three stages: shock distortion, shock split, and shock-shock interaction. The quadrupolar structure of the sound source produced by the interaction is far supported with the present model, and the difference between experiment and theoretical model is also discussed in this paper.
In recent years, propellers with various blade configurations such as highly skewed propellers are often fitted to ships from the viewpoint of reduction of vibration and noise. In the design of such propellers, design charts based on methodical series tests are to be complemented by theoretical calculations for accurate estimation of propeller open-water characteristics. The author intended to develop a method to estimate propeller open-water characteristics based on Quasi -Vortex - Lattice Method originally developed by Lan for solving planar thin wings, The Quasi - Vortex - Lattice Method has the simplicity and flexibility of Vortex - Lattice Method. Its accuracy is comparable to that of the Vortex - Lattice Method. Converged solution can be obtained with a small number of control points and further, leading edge suction force can be calculated directly. In the present paper, a numerical method to estimate propeller open-water characteristics based on the Quasi - Vortex - Lattice Method is reviewed and its application to marine propellers is described in detail. Comparison of propeller open-water characteristics obtained by the present method with experimental data showed good agreement for a wide variety of propellers including highly skewed propellers.
Periodic vortex separations generate periodic vertical forces acting on a trailing edge of an airfoil. When a natural frequency of the trailing edge of the airfoil is close to a vortex shedding frequency, an amplitude of the edge oscillation becomes maximal; it makes intensive noise called singing. Motion of the trailing edge may also feedback to the vortex shedding so that self-sustained oscillation appear, and a resonant frequency is locked in some interval of the speed of the incident flow. In this study, a theoretical model is proposed and applied for modeling an airfoil singing. Results are compared with experimental measurements which are carried out in an anechoic wind tunnel.
Periodic vortex separations generate periodic vertical forces acting on a trailing edge of an airfoil. When a natural frequency of the trailing edge of the airfoil is close to a vortex shedding frequency, an amplitude of the edge oscillation becomes maximal; it makes intensive noise called singing. Motion of the trailing edge may also feedback to the vortex shedding so that self-sustained oscillation appears, and a resonant frequency is locked in some interval of the speed of the incident flow. In this study, a theoretical model is proposed and applied for modeling an airfoil singing. Results are compared with experimental measurements which are carried out in an anechoic wind tunnel.
최근 국내에서 도심지 홍수로 인한 피해 발생이 증가하면서 차집된 다량의 강우를 일시에 배출할 수 있는 와류 유입구에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 중 접선식 유입구는 구조가 단순하고 크기가 작아 적용성이 높으나 설계 유량보다 작은 유량에 대해서 와류가 형성되지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 이를 보완하여 새롭게 제안된 2가지 종류의 복단면형 접선식 와류 유입구의 수리 특성을 3차원 수치모의를 통해서 분석하였다. 기존에 제시된 한계수심 이론과 자유 배수 조건 이론을 이용하여 복단면 형상의 접선식 와류 유입구의 특성을 흐름 상태, 수면형, 수심-유량 관계, 공기 기둥 면적비 측면에서 분석하였다. 종합적인 수리 특성 분석 결과 완경사형 복단면 접선식 유입구가 최적안으로 판단되나 설계 유량이 작은 경우에는 급경사형 복단면도 가용한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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