• 대한조선학회논문집
• /
• 제35권3호
• /
• pp.14-25
• /
• 1998

본 논문은 자유수면 위를 가까이 비행하는 표면효과익선(Wing-in Ground Effect Craft)의 날개에 작용하는 정상(steady) 및 비정상(unsteady) 동유체력을 포텐셜 기저 패널법을 사용하여 수치해석을 수행한 결과이다. 파가 없는 고정수면 위를 비행하는 정상문제의 경우에 대해서는 단면변화, 앙각(angle of attack), 가로-세로비(aspect ratio), 날개 끝단판(end-plate)의 부착 유무 및 비행고도에 따른 양력 및 항력을 계산하여 풍동실험 결과와 비교하였다. 비정상문제에서는 이미 정의된 파표면 위를 표면효과익이 날아가는 경계치 문제로 해석하였다. 파장, 파고, 비행고도의 변화에 따른 날개에 작용하는 비정상 동유체력을 계산하여 파가 있을 경우 표면효과의 영향을 살펴보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
• /
• pp.671-679
• /
• 2008

The effect of Pre-cooled Turbojet Engine installation and nozzle exhaust jet on Hypersonic Turbojet EXperimental aircraft(HYTEX aircraft) were investigated by three-dimensional numerical analyses to obtain aerodynamic characteristics of the aircraft during its in-flight condition. First, simulations of wind tunnel experiment using small scale model of the aircraft with and without the rectangular duct reproducing engine was performed at M=5.1 condition in order to validate the calculation code. Here, good agreements with experimental data were obtained regarding centerline wall pressures on the aircraft and aerodynamic coefficients of forces and moments acting on the aircraft. Next, full scale integrated analysis of the aircraft and the engine were conducted for flight Mach numbers of M=5.0, 4.0, 3.5, 3.0, and 2.0. Increasing the angle of attack $\alpha$ of the aircraft in M=5.0 flight increased the mass flow rate of the air captured at the intake due to pre-compression effect of the nose shockwave, also increasing the thrust obtained at the engine plug nozzle. Sufficient thrust for acceleration were obtained at $\alpha=3$ and 5 degrees. Increase of flight Mach number at $\alpha=0$ degrees resulted in decrease of mass flow rate captured at the engine intake, and thus decrease in thrust at the nozzle. The thrust was sufficient for acceleration at M=3.5 and lower cases. Lift force on the aircraft was increased by the integration of engine on the aircraft for all varying angles of attack or flight Mach numbers. However, the slope of lift increase when increasing flight Mach number showed decrease as flight Mach number reach to M=5.0, due to the separation shockwave at the upper surface of the aircraft. Pitch moment of the aircraft was not affected by the installation of the engines for all angles of attack at M=5.0 condition. In low Mach number cases at $\alpha=0$ degrees, installation of the engines increased the pitch moment compared to no engine configuration. Installation of the engines increased the frictional drag on the aircraft, and its percentage to the total drag ranged between 30-50% for varying angle of attack in M=5.0 flight.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제12권4호
• /
• pp.57-63
• /
• 2018

적외선 온도 측정 기법은 비접촉식 방법으로 모형의 표면 온도를 가시화할 수 있는 기법이다. 그러나 획득할 수 있는 결과는 2차원 온도 결과로 정량적인 결과를 획득하기에는 한계가 있다. 본 연구는 3차원 매핑 기법을 적외선 온도 측정 기법에 적용하는 것이 목표이다. 풍동 실험은 국방과학연구소에서 보유하고 있는 중형 아음속 풍동에서 수행했으며, 대상 모형은 오자이브 실린더이다. 시험 조건은 유속 20 m/s에서 80 m/s, 받음각은 $0^{\circ}{\sim}90^{\circ}$이다. 3차원 매핑 기법은 마커를 이용하여 실제 모형의 위치정보와 적외선 이미지 상의 위치 정보를 대응시키는 방법을 사용하였다. 그 결과, 모형의 박리점이 이론적인 값과 매우 일치하는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제43권2호
• /
• pp.97-108
• /
• 2015

돛 요트, 패러글라이더, 또는 고공 풍력 등의 설계에 있어, 3차원 모델에 가해지는 측풍공기력을 해석하는 일은 다양한 기계의 성능을 예측하기 위해 매우 중요하다. 3차원 형상 주위의 본질적인 유동 물리를 이해하기 위하여, 본 연구에서는 간략화된 강체 모델들이 제안되었다. 자유류 속도, 받음각, 종횡비, 그리고 캠버가 독립변수로서 고려되었다. 양력과 항력 계수들은 ANSYS-CFX를 이용한 전산유체역학 해석을 통하여 계산되었고, 유동장의 후처리된 가시화 결과는 유체역학의 관점에서 해석되었다.

• 항공우주기술
• /
• 제9권1호
• /
• pp.78-83
• /
• 2010

본 연구에서는 높은 양력을 얻기 위하여 플랩 형상 최적 설계를 시도하였다. 플랩 형태는 플랩 중에서 가장 효율이 좋은 파울러 플랩(fowler flap)이다. 플랩 설계는 최적화 기법을 활용하여 진행하였고 최적화의 초기 형상은 general aviation airfoil과 Wentz 등이 개발한 플랩이다. 최적화 방법으로는 반응면 기법 (Response Surface Method)이 사용되었으며, Hicks-Henne 형상함수가 사용되었고, GA(W)-1 익형과 fowler flap이 조합된 형상의 유동장에 대하여 Navier-Stokes 해석을 수행하였다. 상용 최적화 프로그램인 Visual-Doc, 격자 생성 프로그램인 Gambit/Tgrid, 그리고 유동해석에는 Fluent를 이용하였다. 플랩의 윗면 형상과 gap에 대한 최적화를 수행하여 착륙조건에서의 양력이 증가하였다. 초기 형상과 최적화된 형상의 공력특성 변화를 관찰하기 위하여 항우연의 1m 풍동에서 시험을 수행하였다. 최적화된 형상은 대체로 예측치와 비슷한 경향을 보이나, 이른 실속이 관찰되었다. 또한, 날개와 플랩 간의 간격을 설계치보다 좁혀 줌으로써 양력특성이 향상됨을 알 수 있었는데, 이는 설계시 사용된 난류 모델의 영향이라 판단된다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제46권1호
• /
• pp.41-51
• /
• 2018

무장 헬리콥터에서 발사되는 무유도 로켓은 로터 블레이드에 의한 내리흐름과 전후좌우 기동으로 인한 외풍에 의해 전체 궤적 및 사거리가 변화하므로, 내리흐름 효과를 고려하여 무유도 로켓의 궤적을 예측하는 것이 중요하다. 내리흐름 효과를 고려한 무유도 로켓의 궤적 및 사거리를 예측하기 위해, 본 연구에서 여러 외풍 조건에 따른 후류 영역을 Actuator Disk Model(ADM)로 계산하고 6 자유도 (6 DOF) 운동 해석으로 무유도 로켓의 자세 및 전체 비행 궤적을 예측할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘은 ADM 해석 결과를 6 자유도에 반영하여 다양한 초기 발사조건에서 무유도 로켓의 전체 궤적을 예측할 수 있고, 기존 Inflow model을 이용한 내리흐름 해석과는 다르게 동체와의 간섭효과를 고려하여 비교적 정확한 내리흐름 및 다양한 외풍 환경 조건으로 궤적을 예측 할 수 있다. 개발된 알고리즘을 이용하여, 내리흐름 효과에 의한 무유도 로켓의 자세 및 궤적 변화 메커니즘을 유효 받음각 변화와 기수 자세 안정성으로 규명하였다. 그리고 외풍으로 인해 변화하는 내리흐름 효과를 고려하여 무유도 로켓의 궤적변화와 사거리를 계산한 결과, 후방 외풍 시 최대 13% 사거리 증가를 보였다. 사거리 증가의 주요 요인으로 내리흐름 영역과 강도, 부차적 요인으로 외풍과 동체와의 간섭효과, 동압의 크기인 것을 밝혔다. 또한 사거리 변화량이 가장 큰 후방 외풍에서, 후방 외풍의 풍속이 증가함에 따라 로켓의 사거리가 증가하였다. 하지만 특정 후방 외풍 크기 이상에서 더 이상 로켓 사거리가 증가하지 않는 한계를 보였다.

• Wind and Structures
• /
• 제30권5호
• /
• pp.525-532
• /
• 2020

This work numerically investigates the effects of Reynolds number Re_D (= 100 - 150), cross-sectional aspect ratio AR = ( 0.25 -1.0), and attack angle α (= 0° - 90°) on the forces, Strouhal number, and wake of an elliptical cylinder, where Re_D is based on the freestream velocity and cylinder cross-section height normal to the freestream flow, AR is the ratio of the minor axis to the major axis of the elliptical cylinder, and α is the angle between the cylinder major axis and the incoming flow. At Re_D = 100, two distinct wake structures are identified, namely 'Steady wake' (pattern I) and 'Karman wake followed by a steady wake (pattern II)' when AR and α are varied in the ranges specified. When Re_D is increased to 150, an additional wake pattern, 'Karman wake followed by secondary wake (pattern III)' materializes. Pattern I is characterized by two steady bubbles forming behind the cylinder. Pattern II features Karman vortex street immediately behind the cylinder, with the vortex street transmuting to two steady shear layers downstream. Inflection angle α_i = 32°, 37.5° and 45° are identified for AR = 0.25, 0.5 and 0.75, respectively, where the wake asymmetry is the greatest. The α_i effectively distinguishes the dependence on α and AR of force and vortex shedding frequency at either Re_D. In Pattern III, the Karman street forming behind the cylinder is modified to a secondary vortex street. At a given AR and α, Re_D = 150 renders higher fluctuating lift and Strouhal number than Re_D = 100.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
• /
• pp.383-388
• /
• 2004

This paper presents the aerodynamic coefficient modeling with a new model structure explored by Least Squares using Modulating Function Technique (LS/MFT) for an F-16XL airplane using wind tunnel data supplied by NASA/LRC. A new model structure for aerodynamic coefficient was proposed, one that considered all possible combination terms of angle of attack ${\alpha}$(t) and ${\alpha}$(t) given number of harmonics K, and was compared with Pearson's model, which has the same number of parameters as the new model. Our new model harmonic results show better agreement with the physical data than Pearson's model. The number of harmonics in the model was extended to 6 and its parameters were estimated by LS/MFT. The model output of lift coefficient with K=6 correspond reasonably well with the physical data. In particular, the estimation performances of four aerodynamic coefficients were greatly improved at high frequency by considering all harmonics included in the input${\alpha}$(t), and by using the new model. In addition, the importance of each parameter in the model was analyzed by parameter reduction errors. Moreover, the estimation of three parameters, i.e., amplitude, phase and frequency, for a pure sinusoid and a finite sum of sinusoids- using LS/MFT is investigated.

• Wind and Structures
• /
• 제23권4호
• /
• pp.301-311
• /
• 2016

The numerous benefits of Savonius turbine such as simple in structure, has appropriate self-start ability, relatively low operating velocity, water acceptance from any direction and low environmental impact have generated interests among researchers. However, it suffers from a lower efficiency compared to other types of water turbine. To improve its performance, parameters such flow pattern, pressure and velocity in different conditions must be analyzed. For this purpose, a detailed description on the flow field of various types of Savonius rotors is required. This article presents a numerical study on a nonlinear two-dimensional flow over a classic Savonius type rotor and a Benesh type rotor. In this experiment, sliding mesh was used for solving the motion of the bucket. The unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes equations were solved for velocity and pressure coupling by using the SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure linked Equations) algorithm. Other than that, the turbulence model using $k-{\varepsilon}$ standard obtained good results. This simulation demonstrated the method of the flow field characteristics, the behavior of velocity vectors and pressure distribution contours in and around the areas of the bucket.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2004년도 추계 학술대회논문집
• /
• pp.47-51
• /
• 2004

Accurate Prediction of a supersonic missile base drag continues to defy even well-rounded CFD codes. In an effort to address the accuracy and predictability of the base drags, the influence of grid system and competitive turbulence models on the base drag is analyzed. Characteristics of some turbulence models is reviewed through incompressible turbulent flow over a flat plate, and performance for the base drag prediction of several turbulence models such as Baldwin-Lomax(B-L), Spalart-Allmaras(S-A), $\kappa-\epsilon$, $\kappa-\omega$ model is assessed. When compressibility correction is injected into the S-A model, prediction accuracy of the base drag is enhanced. The NSWC wind tunnel test data are utilized for comparison of CFD and semi-empirical codes on the accuracy of base drag predictability: they are about equal, but CFD tends to perform better. It is also found that, as angle of attack of a missile with control (ins increases, even the best CFD analysis tool we have lacks the accuracy needed for the base drag prediction.