Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.21
no.2
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pp.195-203
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2018
Among the techniques of reducing the drag to increase the speed of underwater moving bodies, we studied on the drag reduction method by gas injection. Researches on gas injection method have been paid much attention to reduce the drag of vessels or pipe inner walls. In this study, we used a sintered metal mesh that can uniformly distribute fine bubbles by gas injection method, and applied it to a cylindrical underwater moving body. Using the KRISO medium-sized cavitation tunnel, we measured both the bubble size on the surface of the sintered mesh and the bubble distribution in the boundary layer. Then, drag reduction tests were performed on the cylinder type underwater moving models with cylindrical or round type tail shape. Experiments were carried out based on the presence or absence of tail jet injection. In the experiments, we changed the gas injection amount using the sintered mesh gas injector, and changed flow rate accordingly. As a result of the test, we observed increased bubbles around the body and confirmed the drag reduction as air injection flow rate increased.
The drag reduction agency (DRA) for gas pipeline, a novel method used for reducing friction or drag on a gas flowing to increase the transmission efficiency of gas pipeline, is a more flexible and economical technology than internal flow efficient coatings. In this paper, an effective DRA has been developed in Authors' Institute by analyzing the hydrodynamic friction resistance on internal gas pipeline and then studying the work mechanism and molecular structure of DRA. In the meantime, a group of property test for selecting DRA material has been determined, including viscosity, contact angle, volatility, corrosion, slab extending, and flow behavior in horizontal tube. The inhibition efficiency and drag reduction efficiency of the developed DRA have been investigated finally based on the relevant test methods. Results of corrosion test show that the developed DRA has very good inhibition effect on mild steel by brushing a thin layer of DRA on steel specimens, giving inhibition efficiency of 91.2% and 73.1% in 3%NaCl solution and standard salt fog environment respectively. Results of drag-reducing test also show that the Colebrook formula could be used to calculate friction factors on internal pipes with DRA as the Reynolds number is in the range of $0.75\times10^5\sim2.0\times10^5$. By comparing with normal industrial pipes, the friction resistance coefficient of the steel pipe with DRA on internal wall decreases by 13% and the gas flux increases by 7.3% in testing condition with Reynolds number of $2.0\times10^5$.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.49
no.4
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pp.333-339
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2012
The main objective of the present study is to investigate the roles of the micro-dimpled surface on the drag reduction. To investigate the effectiveness of the micro-dimpled surface, the flat plates are prepared. The micro-size dimples are directly carved on the metal surface by ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) method. Momentum of the main flow is increased by the dimple patterns within the turbulent boundary layer (TBL), however, there is no significant change in the turbulence intensity in the TBL. The influence of dimple patterns is examined through the flow field survey near the flat plate trailing edge in terms of the profile drag. The wake flow velocities in the flat plate are measured by PIV technique. The maximum drag reduction rate is 4.6% at the Reynolds number of $10^6{\sim}10^7$. The dimples tend to increase the drag reduction rate consistently even at high Reynolds number range.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.22
no.4
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pp.527-535
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2019
Hanger in a rail-launched missile protrudes in general and causes to increase significant drag force. One method to avoid the significant increase of drag force is to apply fairings on the hanger. In this paper, sloping shaped fairing parameters of height, width, and length are optimized to minimize the drag force under subsonic speed region by examining three configurations of fairings : front-fairing only, rear-faring only, and the both front and rear fairing. We use Latin Hypercube Sampling method to determine the experimental points, and computational fluid dynamics with incompressible RANS solver was applied to acquire the data at sampling points. Then, we construct a meta model by kriging method. We find the best choice among three configurations examined : both front and rear fairing reduce the drag force by 63 % without the constraint of fairing mass, and front fairing reduced the drag force by 52 % with the constraint of hanger mass.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.22
no.6
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pp.773-783
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2019
A numerical analysis of a turbulent flow with a 'large-eddy breakup device(LEBU)' was performed to investigate the influence of the device on the drag of underwater vehicle using commercial CFD code, FLUENT. In the present study, the vehicle drag was decomposed to skin-friction coefficient(Cf) and pressure coefficient(Cp). The variation of the vehicle Cf and Cp were observed with changing location of the device and Reynolds number. As a result, the device decreased the vehicle Cf because it suppressed the turbulent characteristics behind the device. The larger Reynolds number, the higher reduction effect when the device was placed in front part of, and near the vehicle. On the other hand, the device increased/decreased the vehicle Cp with increasing/decreasing turbulent kinetic energy at recirculating flow region behind the vehicle. The total drag change by the device was caused by Cp rather than Cf.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2008.03a
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pp.460-468
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2008
Recent activities on the scramjet and rocket-ramjet combined-cycle engine of Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA) are herein presented. The scramjet engines and combined-cycle engines have been studied in the world and JAXA has also studied such the engines experimentally, numerically and conceptually. Based on the studies, 2 to 3 m long, hydrogen-fueled engine models were designed and tested at the Ramjet Engine Test Facility(RJTF) and the High Enthalpy Shock Tunnel(HIEST). A scramjet engine model was tested in Mach 10 to 14 flight condition at HIEST. A 3 m long scramjet engine model was designed to reduce a dissociation energy loss in a high temperature condition. Drag reduction by a tangential injection and two ways of a transverse fuel injection were examined. Combustor model tests at three operating modes of the combined-cycle engine were conducted, demonstrating the combustor operation and producing data for the engine design at each mode. Aerodynamic engine model tests were conducted in a transonic wind tunnel, demonstrating the engine operation in the ejector-jet mode. A 3 m long combined-cycle engine model has been tested in the ejector-jet mode and the ramjet mode since March 2007. Carbon composite material was examined for application to the engines. Production of the cooling channel on a nickel alloy plate succeeded by the electro-chemical etching.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.18
no.3
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pp.300-308
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2015
Recently supercavitating underwater torpedo moving at high speed (over 200 knots) has been interested for their practical advantage of the dramatic drag reduction. Cavitator located in front of the torpedo plays an important role to generate a natural supercavity and control the motion of the object. Supercavity can be created artificially by injection of compressed gas from the rear of the cavitator at a relatively low speed. In this paper, we investigated physical characteristics of artificial supercavities through cavitation tunnel experiments. One of the main focuses of the study was to measure pressure inside the cavity, and examined variation of the gravity effects appearing according to different amount of injected air. It was also found that a stable supercavity could be sustained at injection rates less than that required to form the stable supercavity because of hysteresis effect.
Interplanetary dust particles are observable as zodiacal light, which is the sunlight scattered by the interplanetary dust particles. The origins of interplanetary dust particles are still in question because they are eroded by Poynting-Robertson photon drag and mutual collisions among dust particles. The small-scale structures in the zodiacal light provided a clue to specify their origins. Asteroidal debris were detected as band-like structures (dust bands), and the cometary large particles were detected as narrow trails (dust trails). However, little is confirmative about their detailed origins and mineralogical compositions because of the lack of observational data particularly in the optical wavelength. We made a high-resolution optical zodiacal light map based on the CCD observations at Mauna Kea, Hawaii. We analyzed data taken on November 12, 2004. After the data reduction, such as flat fielding and subtraction of airglow emissions, we succeeded in the construction of the zodiacal light map with the spatial resolution of 3' in the solar elongation between 45 degree and 180 degree. This is the highest resolution map in the visible wavelength so far. In this map, we confirmed the dust bands structures near the ecliptic plane. We will discuss about the similarities and the differences between optical and infrared dust bands.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.5
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pp.335-341
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2013
The variation of systematic bias errors in the wind tunnel testing has been studied. A Design of Experiments(DOE) approach to an experimental study of fuselage drag and stability characteristics of a helicopter configuration was applied. When forces and moments measured in one time block differ significantly from measurements made in another time block under assumption that sample observations can be expected to yield same results within permissible measuring errors. The practical implication of this paper is that the systematic error can not be assumed not to exist. The those error reduction could be achieved through the process of randomization, blocking, and replication of the data points.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.1
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pp.144-153
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2017
In recent years, unmanned aerial vehicles (UAVs) have been developed and studied for various applications, including drone deliveries, broadcasting, scouting, crop dusting, and firefighting. To enable the wide use of UAVs, their exact aeroacoustic characteristics must be assessed. In this study, a noise prediction method for a ducted fan UAV with complicated geometry was developed. In general, calculation efficiency is increased by simulating a ducted fan UAV without the struts that fix the fuselage to the ducts. However, numerical predictions of noise and aerodynamics differ according to whether struts are present. In terms of aerodynamic performance, the total thrust with and without struts is similar owing to the tendency of the thrust of a blade to offset the drag of the struts. However, in aeroacoustic simulations, the strut effect should be considered in order to predict the UAV's noise because noise from the blades can be changed by the strut effect. Modelling of the strut effect revealed that the dominant tonal noises were closely correlated with the blade passage frequency of the experimental results. Based on the successful detection of noise sources from a ducted fan UAV system, using the proposed noise contribution contour, methods for noise reduction can be suggested by comparing numerical results with measured noise profiles.
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