• Wind and Structures
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• 제35권5호
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• pp.309-322
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• 2022

Due to the complex terrain around high-speed railways, the windbreaks were established along different landforms, resulting in irregular windbreak transition regions between different subgrade infrastructures (flat ground, cutting, embankment, etc). In this paper, the effect of a windbreak transition on the wind flow around railways subjected to crosswinds was studied. Wind tunnel testing was conducted to study the wind speed change around a windbreak transition on flat ground with a uniform wind speed inflow, and the collected data were used to validate a numerical simulation based on a detached eddy simulation method. The validated numerical method was then used to investigate the effect of the windbreak transition from the flat ground to cutting (the "cutting" is a railway subgrade type formed by digging down from the original ground) for three different wind incidence angles of 90°, 75°, and 105°. The deterioration mechanism of the flow fields and the reasons behind the occurrence of the peak wind velocities were explained in detail. The results showed that for the windbreak transition on flat ground, the impact was small. For the transition from the flat ground to the cutting, the influence was relatively large. The significant increase in the wind speeds was due to the right-angle structure of the windbreak transition, which resulted in sudden changes of the wind velocity as well as the direction. In addition, the height mismatch in the transition region worsened the protective effect of a typical windbreak.

• Wind and Structures
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• 제7권2호
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• pp.71-88
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• 2004

In this paper the capacity of Covariance Proper Transformation (CPT) analyses to provide information about the wind loading mechanisms of bluff bodies is investigated through the application to square cylinders. CPT is applied to the fluctuating pressure distributions on a single cylinder, as well as on a pair of cylinders in the tandem and side by side arrangements, with different separations. Both smooth and turbulent flow conditions are considered. First, through the analysis of the contributions of each CPT mode to the total fluctuating aerodynamic forces, a correspondence between modes and aerodynamic components is sought, which is then verified through examination of the mode shapes. When a correspondence between modes and aerodynamic components is found, an attempt is made to separate the different frequency contributions to the aerodynamic forces, provided by each mode. From the analyses it emerges that (a) in most cases each mode is associated to one single force component, that (b) retaining a limited number of modes allows reproducing the aerodynamic forces with a rather good accuracy, and that (c) each mode is mainly associated with one frequency of excitation.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권6호
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• pp.10-16
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• 2017

한국항공우주연구원(KARI)이 보유하고 있는 개방형 풍동에서 최대이륙중량 28 kg급 옥터콥터(octocopter)를 시험모델로 상승 하강기류, 측풍, 전단류와 같은 악기상에 대한 대처 능력을 향상 시키고 와류고리상태(VRS)와 같은 공기역학적 현상을 규명하여 와류고리상태(VRS) 진입 예방 및 탈출할 수 있는 기술들을 연구하고자 풍동시험을 수행하였다. 소형무인기 풍동시험은 풍속 3.5, 5, 7 m/sec, 회전수 3,500, 4,500, 5,550rpm 조건에서 받음각 $-40^{\circ}{\sim}+20^{\circ}$ 도, ${\pm}90^{\circ}$ 도, 요각 $0^{\circ}$ 도와 $45^{\circ}$ 도로 변화시켜가며 6분력을 측정하여 공력 DB를 작성하였다. 멀티콥터 수직 하강 시험 시 하강속도 6 m/sec에서 와류고리상태의 최고점(VRS peak)이 나타나고, 이 때 약 13 % 정도의 추력감소가 나타났다. 프로펠러 및 동체 상호 간섭에 의한 성능저하 여부를 판단하기 위해 프로펠러 조합을 변화시켜가며 시험을 수행한 결과 단일 프로펠러 대비 최대 15 % 정도의 성능 저하가 있음을 확인할 수 있었다. 이번 시험으로 확보한 자료들은 소형무인기 운용 시 경험하게 되는 악기상에 대처하여 안전성과 생존성을 증대시키기 위한 기술개발 기초자료로 활용될 예정이다.

• Wind and Structures
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• 제34권4호
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• pp.371-383
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• 2022

Buildings with mono-sloped roofs are used for different purposes like at railway platforms, restaurants, industrial buildings, etc. Between two types of mono-slope roofs, clad and unclad, unclad canopy types are more vulnerable to wind load as wind produces pressure on both upper and lower surfaces of the roof, resulting in uplifting of the roof surface. This paper discusses the provisions of wind loads in different codes and standards for Low-rise buildings. Further, the pressure coefficients on mono-slope canopy roof available in wind code and standards are compared. Previous experimental studies for mono-slope canopy roof along with the recent wind tunnel testing carried out at Indian Institute of Technology, Roorkee is briefly discussed and compared with the available wind codes. From the study it can further be asserted that the information available related to staging or blocking under the mono-slope canopy roofs is limited. This paper is an attempt to put together the available information in different wind codes/standards and the research works carried out by different researchers, along with shedding some light on the future scopes of research on mono-slope canopy roofs.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권10호
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• pp.882-887
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• 2012

본 논문은 한국 최초 국산 비행기라 할 수 있는 부활호의 개량 복원을 위하여 부활호 비행기의 공력특성을 연구한 것이다. 공력특성의 예측은 전산유체역학과 풍동시험기법을 적용하였다. 부활호의 기본 형상에 대하여 공력특성을 예측하고 비행기의 자세변화와 조종면 변위각에 따른 공력을 구하였다. 플랩과 엘리베이터의 변위각과 받음각의 변화에 따른 양력, 항력 및 피칭모멘트의 변화를 분석하였고, 에일러론과 러더의 변위각과 옆 미끄럼각의 변화에 따른 측력, 요잉모멘트 및 롤링모멘트의 변화를 분석하여 비행 안정성 및 특성에 대하여 논하였다. 연구 결과 부활호의 공력 특성이 CFD와 풍동시험에서 의미있는 유사한 결과를 얻었으며, 이에 따른 비행시험에서 원활하게 증명이 되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권10호
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• pp.955-965
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• 2010

초소형 무인기 추진용 MH-75 프로펠러는 자유와 설계기법을 이용하여 설계변수인 허브팁 비, 비틀림각 분포, 최대 캠버의 위치와 크기 그리고 시위 길이를 변화시키며 설계 요구조건을 만족하도록 공력설계 되었다. MH-75 프로펠러는 주파수영역 패널법을 이용하여 설계요구조건을 만족시키고, 다양한 초소형 무인기에 적용이 가능하도록 정지추력 특성과 비행속도 및 회전수 변화에 따른 성능 특성을 예측하였다. 그리고 MH-75 프로펠러의 공력해석 결과를 검증하기 위해 프로펠러의 추력특성에 대한 풍동시험을 수행하였다. MH-75 프로펠러의 추력 성능은 설계요구조건을 만족하였으며, 저레이놀즈 수 영향을 고려하기 위한 2차원 익형 해석용 XFOIL 프로그램에 비해 3차원 효과를 고려하는 주파수영역 패널법을 이용하는 것이 비교적 풍동시험 결과와의 오차가 적음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권9호
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• pp.714-719
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• 2013

본 연구 대상 터보 프롭 항공기는 주어진 항공기 임무 수행을 위해 결빙 조건하에서도 운용이 가능하여야 한다. 동 연구에 적용된 터보 항공기의 공기 흡입구 계통은 정상 비행조건하에서 엔진 입구에 최대 전압력을 공급할 수 있도록 설계 및 검증이 되어야 할 뿐만 아니라 결빙조건하에서 생길 수 있는 얼음과 같은 입자가 엔진 흡입구 망으로 들어가서 엔진 화염꺼짐이나 엔진에 심각한 손상을 주지 않도록 하기 위한 관성분리기를 포함하도록 개발이 되어야 한다. 따라서 결빙 조건하에서 형상이 변하는 가변형상의 공기흡입구 조립체를 설계하고 설계 결과 확인을 위해 조립체에 대한 전산 유동 및 구조해석을 수행하였다. 이후 35% 축소형 모델을 제작하여 풍동시험을 수행하였다. 동 논문에서는 흡입구 조립체 개발과정에서 요구되는 공기역학적 설계, 잔산 유동/구조 해석 및 풍동 시험평가 결과를 기술하였다.

• Composites Research
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• 제33권4호
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• pp.205-212
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• 2020

본 연구에서는 기상화학반응공정을 이용하여 실리콘카바이드가 코팅된 2종형상의 탄소/탄소복합재 위에 진공플라즈마용사를이용하여 하프늄카바이드를 코팅하였다. 코팅 전/후 시편을 5.06 MW/㎡의 열유속에서 120초 동안 산화 및 삭마 실험을 진행하였다. 시험 전/후의 질량 변화량을 통해 질량삭마율을 계산하였고 캘리퍼스와 고속카메라를 이용하여 길이변화를 측정하여 길이삭마량을 계산하였다. 시편 단면의 FE-SEM 및 EDS 분석을 통해 산화 및 삭마거동을 관찰하였다. 플라즈마 풍동 시험결과 코팅된 시편이 무게감소 및 길이변화가 적어 내산화 및 내삭마성이 높은 것으로 판단되었다. 그러나 동일조건에서 시험한 반구형과 원통형의 산화 및 삭마정도는 상이하였고 원통형에서 더 높은 내산화 및 내삭마성을 가지는 것으로 평가되었다.

• Wind and Structures
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• 제20권2호
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• pp.327-347
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• 2015

This paper investigates the effects of Reynolds number (Re) on the aerodynamic characteristics of a twin-deck bridge. A 1:36 scale sectional model of a twin girder bridge was tested using the Wall of Wind (WOW) open jet wind tunnel facility at Florida International University (FIU). Static tests were performed on the model, instrumented with pressure taps and load cells, at high wind speeds with Re ranging from $1.3{\times}10^6$ to $6.1{\times}10^6$ based on the section width. Results show that the section was almost insensitive to Re when pitched to negative angles of attack. However, mean and fluctuating pressure distributions changed noticeably for zero and positive wind angles of attack while testing at different Re regimes. The pressure results suggested that with the Re increase, a larger separation bubble formed on the bottom surface of the upstream girder accompanied with a narrower wake region. As a result, drag coefficient decreased mildly and negative lift coefficient increased. Flow modification due to the Re increase also helped in distributing forces more equally between the two girders. The bare deck section was found to be prone to vortex shedding with limited dependence on the Re. Based on the observations, vortex mitigation devices attached to the bottom surface were effective in inhibiting vortex shedding, particularly at lower Re regime.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.200.2-200.2
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• 2016

Carbon-based materials have been known as ablative material and have been used for thermal protection systems. Ablation is an erosive phenomenon that results in thermochemical and thermomechanical changes on materials. Ablation resistance is one of the key properties that determines performance and life-time of the thermal protection material under ablative conditions. In this study, ablation properties of graphite, 3-dimensional (C/C) composites (needle-punched type and rod type) were investigated byusing a plasma wind tunnel which produce a supersonic plasma flow from a segmented arc heater with the power level of 0.4 MW. The mass losses and surface roughness changes which contain main result of the ablation are measured. A morphological analysis ofthe carbon-based materials, before and after the ablation test, are performed through field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and non-contact 3D surface measuring system. Electronic balance and a portable surface roughness tester were used for evaluation of the recession and mass loss of the test samples.