• 대한기계학회논문집B
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• 제36권12호
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• pp.1141-1150
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• 2012

이 논문은 선박에서 자세 안정용 양방향 축류펌프에 대한 임펠러 블레이드의 형상최적설계를 설명한 것이다. 양방향 축류펌프용 블레이드는 대칭형 익형을 사용하므로 효율이 기존의 단방향 축류펌프보다 낮다. 이러한 양방향 축류펌프의 단점을 최소화 하고 효율을 증가시키기 위해 최적설계기법을 사용하였다. 양방향 축류펌프의 성능 개선을 위해 상용 CFD 프로그램인 ANSYS CFX v.13 을 이용하여 유동해석을 수행하였다. 직교배열표, 분산분석과 직교다항식을 이용한 대리모델기반 최적설계방법은 최적 설계변수를 결정하고 주효과를 찾는데 사용하였다. 최적설계 결과로부터, 임펠러 블레이드의 유효한 설계변수를 확인하고 이의 최적해와 설계요구조건 만족에 대한 유용성을 설명하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제53권5호
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• pp.343-352
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• 2016

In this study, a pre-swirl duct for the 180,000 DWT bulk carrier has been designed from a propulsion standpoint using CFD. The stern duct - designed by NMRI - was selected as the initial duct. The objective function is to minimize the value of delivered power in model scale. Design variables of the duct include duct angle, diameter, chord length, and vertical and horizontal displacements from the center. Design variables of the stators are blade number, arrangement angle, chord length, and pitch angle. A parametric design was carried out with the objective function obtained using CFD. Reynolds averaged Navier-Stokes equations have been solved; and the Reynolds stress model applied for the turbulent closure. A double body model is used for the treatment of free-surface. MRF and sliding mesh models have been applied to simulate the actuating propeller. A self-propulsion point has been obtained from the results of towing and self-propelled computations, i.e., form factor obtained from towing computation and towing forces obtained from self-propelled computations of two propeller rotating speeds. The reduction rate of the delivered power of the improved stern duct is 2.9%, whereas that of the initial stern duct is 1.3%. The pre-swirl duct with one inner stator in upper starboard and three outer stators in portside has been designed. The delivered power due to the designed pre-swirl duct is reduced by 5.8%.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1065-1072
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• 2014

본 연구에서는 양흡입 원심블로어의 성능향상을 위하여 임펠러 스플리터의 형상 최적화 연구를 수행하였다. 두 개의 스플리터 형상 설계 변수(스플리터 코드 및 피치)를 선정하여 블로어 성능 및 내부 유동장 특성을 평가하였다. 수치해석에 의한 블로어 성능은 설계유량 조건에서 실험결과와 최대 4 % 이내로 잘 일치하였다. 스플리터 형상 최적화를 통하여 설계조건에서의 블로어 효율 및 압력은 기준 블로어 보다 3.65 % 및 1.14 % 각각 향상되었다. 스플리터 최적설계로 임펠러 날개 부압면의 유동박리를 억제시켜 익간 저속 유동에 의한 압력손실을 줄임으로써 블로어 전체의 성능이 향상되었다. 익간 내부유동 균일화는 임펠러 출구속도 분포에도 영향을 주어 볼류트케이싱 출구압력도 향상되었다.

• 한국음향학회지
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• 제38권3호
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• pp.321-327
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• 2019

본 연구의 목표는 의류 건조기용 원심팬과 덕트 및 하우징 등을 포함한 공기배출 시스템의 유량 성능 향상 및 공력소음을 저감하기 위한 것이다. 전산유체역학과 FW-H(Ffowcs-Williams and Hawkings) 방정식에 기초한 음향상사법을 이용하여 유동 및 소음 특성을 고찰하였다. 유량과 소음성능 최적화 설계를 위해 반응표면기법을 활용하였다. 설계 인자로 원심팬의 날개 입구각, 출구각을 고려한 2인자 중심합성계획법을 채택하였다. 도출된 최적설계안은 덕트와 하우징에서 감소된 난류에너지 분포를 나타냈으며 결과적으로 유량의 증가와 공력소음이 감소됨을 확인하였다. 최종적으로 최적설계안을 기초로 제작한 시제품에 대한 실험을 통하여 4.2 % 유량이 증가함을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제37권4호
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• pp.427-442
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• 2011

In fatigue life design of mechanical components, uncertainties arising from materials and manufacturing processes should be taken into account for ensuring reliability. A common practice is to apply a safety factor in conjunction with a physics model for evaluating the lifecycle, which most likely relies on the designer's experience. Due to conservative design, predictions are often in disagreement with field observations, which makes it difficult to schedule maintenance. In this paper, the Bayesian technique, which incorporates the field failure data into prior knowledge, is used to obtain a more dependable prediction of fatigue life. The effects of prior knowledge, noise in data, and bias in measurements on the distribution of fatigue life are discussed in detail. By assuming a distribution type of fatigue life, its parameters are identified first, followed by estimating the distribution of fatigue life, which represents the degree of belief of the fatigue life conditional to the observed data. As more data are provided, the values will be updated to reduce the credible interval. The results can be used in various needs such as a risk analysis, reliability based design optimization, maintenance scheduling, or validation of reliability analysis codes. In order to obtain the posterior distribution, the Markov Chain Monte Carlo technique is employed, which is a modern statistical computational method which effectively draws the samples of the given distribution. Field data of turbine components are exploited to illustrate our approach, which counts as a regular inspection of the number of failed blades in a turbine disk.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권6호
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• pp.612-619
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• 2010

본 연구에서는 비선형 유한요소법을 사용하여 헬리콥터용 구형 탄성체베어링을 설계하였다. 탄성체베어링은 헬리콥터 로터허브의 주요부품으로 로터블레이드의 플래핑운동, 래그운동, 피치운동의 힌지 역할을 한다. 탄성체베어링은 고무판과 금속판으로 구성된다. 탄성체 베어링은 고무의 탄성변형을 이용하여 힌지 역할을 하기 때문에 강성설계가 중요하다. 따라서 탄성체베어링은 로터허브 베어링의 강성요구 조건을 만족하도록 설계되어야한다. 본 연구에서는 구형의 탄성체베어링의 효율적인 설계를 위하여 유한요소모델 생성 알고리즘을 개발하고, 단일 고무판의 강성 특성을 분석을 수행하였다. 끝으로, 본 연구에서 설계한 탄성체베어링의 헬리콥터 로터허브용으로 적합한지 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권4호
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• pp.1-11
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• 2004

축류식 인라인 덕트팬의 개밥을 위해 엇회전식 측류팬의 공력 특성에 관한 수치해석을 수행하였다. 기존의 동익과 정익으로 구성된 축류팬의 설계기법을 확장하여, 서로 반대방향으로 회전하는 전단 동익과 후단 동익의 블레이드 형상을 설계하였다. 그리고, 압축기나 터빈 등의 터보기계 관통 유동 해석 기법인 행렬법을 엇회전식 축류팬에 적용하였고, 주파수영역 패널법을 확장하여 엇회전식 축류팬의 공력 해석 및 성능 예측을 수행하였다. 엇회전식 축 류팬의 관통 유동 해석 결과, 전단 동익과 후단 동익의 허브 부분에서 많은 유통 손실이 발생했다. 그리고, 주파수 영역 패널법을 이용한 공력 해석을 통해 블레이드의 유동손실이 주로 블레이드 전연에서 나타남을 알 수 있었고 성능 특성이 약간 과도하게 예측되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.34-39
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• 2005

본 논문에서는 3차원 초음속 노즐 형상 변수에 따른 부분입사형 터빈의 유동 및 성능 특성을 알아보기 위하여 3차원 노즐 형상 변수를 노즐 모양 및 노즐 출구 단면 형상으로 설정하여 전산해석을 실시하였다. 먼저 노즐 모양에 따른 유동 및 성능 특성을 비교해 본 결과, 사각형 노즐이 원형 노즐보다 축방향 간극내에서 발생하는 전압력 손실이 적었으며, 이로 인하여 파워가 약 1.5% 증가하였다. 다음으로 사각형 노즐출구단면의 면적에 따른 유동 및 성능 특성을 비교해 본 결과, 노즐 출구 단면과 로터의 hub/tip 사이의 간극과 노즐간의 간격이 터빈 성능에 크게 영향을 줌을 확인할 수 있었다.

• Wind and Structures
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• 제17권6호
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• pp.647-670
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• 2013

The paper presents a numerical approach to study of fluid flow characteristics and to predict performance of wind turbines. The numerical model is based on Finite-volume method (FVM) discretization of unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (URANS) equations. The movement of turbine blades is modeled using moving mesh technique. The turbulence is modeled using commonly used turbulence models: Renormalization Group (RNG) k-${\varepsilon}$ turbulence model and the standard k-${\varepsilon}$ and k-${\omega}$ turbulence models. The model is validated with the experimental data over a large range of tip-speed to wind ratio (TSR) and blade pitch angles. In order to demonstrate the use of numerical method as a tool for designing wind turbines, two dimensional (2-D) and three-dimensional (3-D) simulations are carried out to study the flow through a small scale Darrieus type H-rotor Vertical Axis Wind Turbine (VAWT). The flows predictions are used to determine the performance of the turbine. The turbine consists of 3-symmetrical NACA0022 blades. A number of simulations are performed for a range of approaching angles and wind speeds. This numerical study highlights the concerns with the self-starting capabilities of the present VAWT turbine. However results also indicate that self-starting capabilities of the turbine can be increased when the mounted angle of attack of the blades is increased. The 2-D simulations using the presented model can successfully be used at preliminary stage of turbine design to compare performance of the turbine for different design and operating parameters, whereas 3-D studies are preferred for the final design.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.175-181
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• 2011

본 연구에서는 선박용 폐열회수 발전시스템에 적용 가능한 100kW급 구심터빈의 설계 및 CFD 해석기법을 이용하여 열사이클 시스템 및 구심터빈 최적화를 위한 설계자료를 확보하는 것이다. 구심터빈은 스크롤 케이싱, 18개의 베인노즐, 13개의 로터 블레이드로 구성되며, 해석격자는 격자테스트를 통해 약 230만개 정도의 최적격자를 구성하였다. 질량유량 0.5kg/s, 회전속도는 75,000rpm, 입구압력은 195~620kPa 범위 내에서 8가지 조건으로 설정하였다. 베인노즐 내부로 증기가 유입된 후 출구로 갈수록 노즐의 압력면과 흡입면의 압력이 비슷해지면서 마하수가 거의 같은 값을 보였다. 입구온도와 압력이 $250^{\circ}C$, 352kPa 일 때 등엔트로피 효율은 74%, 기계동력은 108kW의 해석결과를 보이고 있다.