• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.480-488
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• 2012

The aircrafts with high aspect ratio wings made by a composite material have been developed, which enable high energy efficiency and long-term flight by reducing air resistance and structural weight. However, they have difficulties in securing the aeroelastic stability such as the flutter because of their long and flexible wings. The flutter is unstable self-excited-vibration caused by interaction between the structural dynamics and the aerodynamics. It should be verified analytically prior to first flight test that the flutter does not happen in the range of flight mission. Normally, the finite element model is used for the flutter analysis. So it is important to construct the finite element model representing dynamic characteristics similar to those of a real aircraft. Accordingly, in this research, to acquire dynamic characteristics experimentally the modal test of the aircraft with high aspect ratio composite wings was conducted. And then the modal parameters from the finite element analysis(FEA) were compared with those from the modal test. To make analysis results closer to test results, the finite element model was updated by means of the sensitivity analysis on variables and the optimization. Finally, it was proved that the updated finite element model is reliable as compared with the results of the modal test.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.14-21
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• 2015

Design lifetime of a wind turbine is required to be at least 20 years. The most important step to ensure the deign is to evaluate the loads on the wind turbine as accurately as possible. In this study, extreme design load of a offshore wind turbine using Garrad Hassan (GH) Bladed and National Renewable Energy Laboratory (NREL) FAST codes are calculated considering structural dynamic loads. These wind turbine aeroelastic analysis codes are high efficiency for the rapid numerical analysis scheme. But, these codes are mainly based on the mathematical and semi-empirical theories such as unsteady blade element momentum (UBEM) theory, generalized dynamic wake (GDW), dynamic inflow model, dynamic stall model, and tower influence model. Thus, advanced CFD-dynamic coupling method is also applied to conduct cross verification with FAST and GH Bladed codes. If the unsteady characteristics of wind condition are strong, such as extreme design wind condition, it is possible to occur the error in analysis results. The NREL 5 MW offshore wind turbine model as a benchmark case is practically considered for the comparison of calculated designed loads. Computational analyses for typical design load conditions such as normal turbulence model (NTM), normal wind profile (NWP), extreme operation gust (EOG), and extreme direction change (EDC) have been conducted and those results are quantitatively compared with each other. It is importantly shown that there are somewhat differences as maximum amount of 18% among numerical tools depending on the design load cases.

• Wind and Structures
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• 제6권6호
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• pp.451-470
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• 2003

The classical two-degree-of-freedom (2-d-o-f) "sectional model" is of common use to study the dynamics of suspension bridges. It takes into account the first pair of vertical and torsional modes of the bridge and describes well global oscillations caused by wind actions on the deck, yielding very useful information on the overall behaviour and the aerodynamic and aeroelastic response; however, it does not consider relative oscillations between main cables and deck. On the contrary, the 4-d-o-f model described in the two Parts of this paper includes longitudinal deformability of the hangers (assumed linear elastic in tension and unable to react in compression) and thus allows to take into account not only global oscillations, but also relative oscillations between main cables and deck. In particular, when the hangers go slack, large nonlinear oscillations are possible; if the hangers remain taut, the oscillations remain small and essentially linear: the latter behaviour has been the specific object of Part I (Sepe and Augusti 2001), while the present Part II investigates the nonlinear behaviour (coexisting large and/or small amplitude oscillations) under harmonic actions on the cables and/or on the deck, such as might be generated by vortex shedding. Because of the discontinuities and strong nonlinearity of the governing equations, the response has been investigated numerically. The results obtained for sample values of mechanical and forcing parameters seems to confirm that relative oscillations cannot a priori be excluded for very long span bridges under wind-induced loads, and they can stimulate a discussion on the actual possibility of such phenomena.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.9-17
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• 2017

본 연구에서는 변위 및 가속도 응답의 저감 효과에 있어서, 유리한 형상인 $180^{\circ}$ 나선형(Helical $180^{\circ}$) 초고층건물을 대상으로 공력진동실험 수행하여 나선형 초고층건물의 공력감쇠율의 특성을 조사하였다. 공력감쇠율은 RD법(Random decrement technique)을 이용하여 평가하였다. 또한 RD법에서 부분 샘플의 개수와 초기 조건 값의 변화가 공력감쇠율에 어떤 영향을 미치는지 조사하였다. 실험 결과, 최소 2000개 이상의 부분 샘플을 이용하여 앙상블 평균을 적용하면 공력감쇠율의 불규칙한 변동의 폭을 줄일 수 있음을 검증했고, 기존 연구들과도 잘 부합되는 것을 알 수 있었다. 정방형 모형과 $180^{\circ}$ 나선형 모형의 공력감쇠율의 결과를 살펴보면, 풍방향 공력감쇠율은 건물의 형상이 다름에도 불구하고 무차원 풍속에 따른 공력감쇠율은 매우 유사한 경향을 보였다. 한편, 정방형 모형에 대한 풍직각방향의 공력감쇠율은 $180^{\circ}$ 나선형모형의 공력감쇠율의 특성과는 다른 양상을 보이는 것을 알 수 있었다. 특히 풍향 변화에 따른 $180^{\circ}$ 나선형 모형의 Y방향에 대한 공력감쇠율은 풍향의 변화와 상관없이, 전반적으로 0에 가까운 값을 갖는 경향이 나타났고, 무차원 풍속의 증가와 함께 변동의 폭은 작지만 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. 초기 조건 값의 변화에 따른 공력감쇠율을 평가한 결과, 초기 조건 값을 "응답의 표준편차" 또는 RD 함수에 대한 최적화 "${\sqrt{2}}{\times}$응답의 표준 편차"를 적용하여 평가한 공력감쇠율은 매우 유사한 결과 값과 분포를 보이는 것으로 나타났다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권3호
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• pp.423-431
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• 2016

In this study, wing design optimization for long-endurance unmanned aerial vehicles (UAVs) is investigated. The fluid-structure integration (FSI) analysis is carried out to simulate the aeroelastic characteristics of a high-aspect ratio wing for a long-endurance UAV. High-fidelity computational codes, FLUENT and DIAMOND/IPSAP, are employed for the loose coupling FSI optimization. In addition, this optimization procedure is improved by adopting the design of experiment (DOE) and Kriging model. A design optimization tool, PIAnO, integrates with an in-house codes, CAE simulation and an optimization process for generating the wing geometry/computational mesh, transferring information, and finding the optimum solution. The goal of this optimization is to find the best high-aspect ratio wing shape that generates minimum drag at a cruise condition of $C_L=1.0$. The result shows that the optimal wing shape produced 5.95 % less drag compared to the initial wing shape.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.70-70
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• 2011

사장교의 적용지간이 증가하여 초장대화하면서 구조안전성을 확보하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 본 연구에서는 현재까지 시도된 적이 없는 주경간 1,200m 사장교의 내풍안정성을 검토하기위하여 3차원공탄성 모형을 제작하고 풍동실험을 수행하였다.(그림1 참조) 실험대상 구조물은 내풍안정성 증대를 위해 유선형 박스거더를 채용하고 케이블이 거더와 함께 비틀림에 저항하도록 2면 케이블을 적용하였다. 구조적인 측면에서는 보강형 자중감소를 위해 전경간을 강박스로 계획하였으며 측경간에 부반력제어를 위한 Counter Weight을 적용하였다. 실험대상 구조물은 완성계, 가설계95%, 가설계50%, 가설계45%로 모형을 해체하면서 진행하였고 가설단계 별로 내풍케이블의 수량과 형상을 달리하여 내풍안정성 개선효과를 확인하고자 하였다. 3차원 풍동실험 결과 완성계에서 교량의 안전성에 심각한 문제를 발생시킬 수 있는 와류진동, 플러터, 버페팅과 같은 유해한 진동현상이 발견되지 않았으며, 시공중 내풍안정성 확보를 위하여 대상교량에 내풍케이블을 설치하고 내풍케이블의 수량 및 배치형상에 따른 진동제어 효과를 검토하였다. 본 실험은 현재 풍동실험 요소기술을 이용하여 1,200m급 사장교 풍동실험을 수행하였고 이에 따라 교량이 초장대화 되면서 스케일다운에 따른 보강형질량, 케이블 간격 등 실험모형 제작상 문제점을 확인 할 수 있었으며 이러한 경험을 토대로 향후 1,000m 이상급 초장대 사장교 내풍설계를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• Wind and Structures
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• 제11권6호
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• pp.427-440
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• 2008

Estimates of wind-induced wind effects on tall buildings are based largely on 1980s technology. Such estimates can vary significantly depending upon the wind engineering laboratory producing them. We describe an efficient database-assisted design (DAD) procedure allowing the realistic estimation of wind-induced internal forces with any mean recurrence interval in any individual member. The procedure makes use of (a) time series of directional aerodynamic pressures recorded simultaneously at typically hundreds of ports on the building surface, (b) directional wind climatological data, (c) micrometeorological modeling of ratios between wind speeds in open exposure and mean wind speeds at the top of the building, (d) a physically and probabilistically realistic aerodynamic/climatological interfacing model, and (e) modern computational resources for calculating internal forces and demand-to-capacity ratios for each member being designed. The procedure is applicable to tall buildings not susceptible to aeroelastic effects, and with sufficiently large dimensions to allow placement of the requisite pressure measurement tubes. The paper then addresses the issue of accounting explicitly for uncertainties in the factors that determine wind effects. Unlike for routine structures, for which simplifications inherent in standard provisions are acceptable, for tall buildings these uncertainties need to be considered with care, since over-simplified reliability estimates could defeat the purpose of ad-hoc wind tunnel tests.

• Composites Research
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2002

본 연구에서는 실제 구조형상의 사각형 상자형 날개와 전투기 날개에 대하여 구조재를 표피(skin)부분은 복합재료로 대체하고, 나머지 스파(spar)와 리브(rib)는 알루미늄으로 하여 플러터 해석을 수행하였다. MS/PATRAN을 이용하여 실제 날개 구조에 근사한 3차인 유한 요소 모델이 구축되었고, MSC/NASTRAN을 이용하여 고유진동 해석이 수행되었다. 유한 요소는 멤브레인(membrane)요소, 1차원 막대(rod)요소, 전단패널(shear panel)요소를 사용하였다. 복합재료의 적층은 실제적인 적층각을 이용하여 다양하게 변화시켜 해석하였다. 아음속 영역에서 비정상 공력 해석을 위하여 주파수 영역에서의 선형 공기력 이론인 DLM코드가 적용되었고, 주파수 영역 공탄성 지배방정식의 해법으로 V-g방법 및 p-k방법이 적응되었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2017년)
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• pp.270-281
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• 2017

본 논문에서는 헬리콥터 블레이드에서 발생하는 자이로스코픽 세차 진동에 대해 연구하고, 능동 제어기 설계를 통하여 진동 저감 시뮬레이션을 수행한다. 이를 위해, 헬리콥터의 전진 비행시 동역학적 응답을 외팔보 조건을 갖는 회전익의 해석이 가능한 EDISON의 기하학적 정밀 보 구조동역학 프로그램을 이용하여 구조 해석을 진행하고 이를 단순 공기력 모델과 연성하여 공탄성 해석을 수행하였다. 실시간 구조 응답을 구하기 위해 EDISON 프로그램 해석 결과를 비선형 수식으로 모델링하는 기법과 트림해석에는 Newton-Raphson 기법 등이 사용되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.519-522
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• 2010

블레이드 구조변형 효과를 고려한 스테이터-로터의 케스케이드 모델의 상호간섭의 평가를 위하여 유체-구조 연계 해석 시스템을 수행하였다. 고정된 스테이트와 회전하는 로터는 상호 간섭 영향이 유동해석에 고려되었다. 또한 정적인 유체-구조 연게해석과 수렴률 증진을 효과적으로 수행하기 위하여 큰 인공감쇠를 가지는 Newmark 시간 적분 기법을 적용하였다. 수치 실험을 통해 탄성축 위치에 따른 구조 변형 효과가 케스케이드 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 구조 변형 효과가 고려된 경우 일반적인 강체 블레이드모델에 대한 성능 예측 결과와 다소 차이가 유발될 수 있음을 보였으며 공력 탄성학적 영향을 확인하였다.