• Wind and Structures
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• 제31권6호
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• pp.561-573
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• 2020

Unsteady self-excited forces are commonly represented by parametric models such as rational functions. However, this requires complex multiparametric nonlinear fitting, which can be a challenging task that requires know-how. This paper explores the alternative nonparametric modeling of unsteady self-excited forces based on relations between flutter derivatives. By exploiting the properties of the transfer function of linear causal systems, we show that damping and stiffness aerodynamic derivatives are related by the Hilbert transform. This property is utilized to develop exact simplified expressions, where it is only necessary to consider the frequency dependency of either the aeroelastic damping or stiffness terms but not both simultaneously. This approach is useful if the experimental data on aerodynamic derivatives that are related to the damping are deemed more accurate than the data that are related to the stiffness or vice versa. The proposed numerical models are evaluated with numerical examples and with data from wind tunnel experiments. The presented method can evaluate any continuous fitted table of interpolation functions of various types, which are independently fitted to aeroelastic damping and stiffness terms. The results demonstrate that the proposed methodology performs well. The relations between the flutter derivatives can be used to enhance the understanding of experimental modeling of aerodynamic self-excited forces for bridge decks.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.109-117
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• 2005

본 연구는 터널내 화재시 배연속도가 연소율 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Froude scaling에 의해 1/20 크기로 축소한 모형화재 실험을 수행하였다. 화원으로는 4.5cm~8.5cm의 헵탄을 사용하였으며 발열량은 3.71~15.6 kW이다. 연소율은 로드셀을 이용하여 산출하였고, 연기거동을 파악하기 위하여 K형 열전대를 이용하여 온도분포를 측정하였다. 풍동은 터널 상류 한쪽부분과 연결하였고, 터널 공간의 배연속도를 제어하기 위하여 풍동의 인버터를 조정하였다. 헵탄 풀화재인 경우 배연속도가 증가할수록 충분한 산소의 공급으로 연소율은 증가하였으며, 같은 무차원 속도($\bar{V}$) 일때 화원 크기가 작아짐에 따라 연소율은 증가하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권5호
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• pp.428-437
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• 2008

e-AIRS는 e-Aerospace Integrated Research System의 약어로, e-Science 인프라를 기반으로 한 항공우주 통합연구 환경을 말한다. 이러한 항공우주 통합연구 환경구축을 위한 첫 단계로, 공력분야의 통합연구를 위한 환경을 구축하였으며, 현재 e-AIRS 시스템을 통하여, 수치적 및 실험적 연구를 모두 수행할 수 있다. 사용자는 e-AIRS 웹 포털을 통하여 수치해석 연구의 전 과정을 수행할 수 있으며, 풍동실험의 요청 및 수치해석결과와 실험결과의 비교 연구, 그리고 협업 시스템을 이용한 연구자간의 협력 연구를 수행할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 e-AIRS 시스템의 구조와 기능 및 활용에 대해 설명한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권7호
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• pp.647-654
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• 2010

본 연구에서는 날갯짓 비행체 날개의 유체-구조 연계를 고려한 설계나 날갯짓 비행체의 비행 동역학 및 제어 시뮬레이션에 적용 가능한 효율적인 공력모델을 제안하고, 풍동 실험을 통해 공력모델의 특성을 검증하고자 한다. 날갯짓 비행체는 저 레이놀즈 수 영역의 비정상 유동장의 지배를 받기 때문에, 이 영역에서 날개 운동에 따른 공력을 효과적으로 측정할 수 있도록 풍동실험장치를 설계 및 개발하였다. 본 연구의 실험장치 특성상 힘을 측정하는 2축-로드셀은 비관성계에 있기 때문에, 순수한 날개의 공력을 측정하기 위해서는 관성력을 보정해주어야 하며, 이에 대한 방법론을 수립하였다. 최종적으로 유동속도, 날개의 운동 주파수 및 고정 받음각에 따라 날개에 작용하는 양력 및 항력의 평균값 및 평균 제곱근 값을 비교함으로서 실험결과와 공력모델의 특성을 비교 검증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.15-22
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• 2011

한국항공우주연구원의 스크램제트 엔진 시험설비(이하 SETF)는 극초음속 추진기관 성능시험 설비로 일반 공력 풍동과 달리 엔진이 구동하는 비행 고도, 마하수에서의 엔탈피를 모사해야 한다. SETF는 불어내기 식으로 고압공기 공급원으로부터 공급된 고압 공기를 축열식 가열시스템으로 가열시킨 후 시험부에 장착된 노즐을 통과. 팽창하여 엔진 시험 조건을 모사하며, 공기 이젝터를 구동하여 고고도 조건과 설비 시동 조건을 구현한다. SETF의 시험부는 자유제트 형식으로 시험엔진 시작점을 노즐 출구면에 일치시킬 경우 비행체에서 발생되는 경계층과 엔진의 상호 작용을 파악할 수 있는 반면, 설비 시동 특성을 예측하기 힘들어 시험을 통한 설비 특성 파악이 필수적이다. 본 논문에는 SETF의 마하수 및 시험 모델 변화에 따른 시동 성능 그리고 시동 성능 개선을 위하여 수행된 이젝터 설계 변경 과정을 정리하였다.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제12권1호
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• pp.47-58
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• 2018

The aim of this work is to investigate the effect of atmospheric stability on near-field pollutant dispersion from rooftop emissions of a single cubic building using computational fluid dynamics (CFD). This paper used the shear stress transport (here after SST) k-${\omega}$ model for predicting the flow and pollutant dispersion around an isolated cubic building. CFD simulations were performed with two emission rates and six atmospheric stability conditions. The results of the simulations were compared with the data from wind tunnel experiments and the result of simulations obtained by previous studies in neutral atmospheric condition. The results indicate that the reattachment length on the roof ($X_R$) obtained by computations show good agreement with the experimental results. However, the reattachment length of the rooftop of the building ($X_F$) is greatly overestimated compared to the findings of wind tunnel test. The result also shows that the general distribution of dimensionless concentration given by SST k-${\omega}$ at the side and leeward wall surfaces is similar to that of the experiment. In unstable conditions, the length of the rooftop cavity was decreased. In stable conditions, the horizontal velocity in the lower part around the building was increased and the vertical velocity around the building was decreased. Stratification increased the horizontal cavity length and width near surface and unstable stratification decreased the horizontal cavity length and width near surface. Maintained stability increases the lateral spread of the plume on the leeward surface. The concentration levels close to the ground's surface under stable conditions were higher than under unstable and neutral conditions.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권9호
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• pp.27-33
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• 2005

전산유동해석을 이용하여 발사체 공력특성을 예측함에 있어서 발사체 기저부 영역 모델링에 따라 그 결과가 어떻게 달라지는가에 대하여 알아보았다. 기저부 영역 모델링 특성을 보기 위해 발사체 주변을 네 개의 영역으로 구분하고 이를 네 가지로 서로 조합하여 받음각 $6^{\circ}$에 대해 마하수를 0.4부터 2.86까지 변화시켜 가며 공력 계수를 산출하였다. 먼저 발사체 기저부 영역이 계산결과에 미치는 영향을 살펴보았을 때, 아음속 및 천음속 영역 해석 시, 기저부 영역 모델링이 반드시 필요함을 확인했다. 다음으로 풍동시험에 사용한 스팅의 영향을 살펴보았을 때, 스팅 형상을 고려하여 계산/보정한 결과가 전반적으로 풍동시험에 가장 근접했다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.451-458
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• 2010

한국항공우주연구원의 스크램제트 엔진 시험설비(이하 SETF)는 극초음속 추진기관 성능시험 설비로 일반 공력 풍동과 달리 엔진이 구동하는 비행 고도, 마하수에서의 엔탈피를 모사해야 한다. SETF는 불어내기 식으로 고압공기 공급원으로부터 공급된 고압 공기를 축열식 가열시스템으로 가열시킨 후 시험부에 장착된 노즐을 통과. 팽창하여 엔진 시험 조건을 모사하며, 공기 이젝터를 구동하여 고고도 조건과 설비 시동 조건을 구현한다. SETF의 시험부는 자유제트 형식으로 시험엔진 시작점을 노즐 출구면에 일치시킬 경우 비행체에서 발생되는 경계층과 엔진의 상호 작용을 파악할 수 있는 반면, 설비 시동 특성을 예측하기 힘들어 시험을 통한 설비 특성 파악이 필수적이다. 본 논문에는 SETF의 마하수 및 시험 모델 변화에 따른 시동 성능 그리고 시동 성능 개선을 위하여 수행된 이젝터 설계 변경 과정을 정리하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권9호
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• pp.700-707
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• 2013

0.4 MW 급 분절형 아크 히터를 장착한 전북대학교 플라즈마 풍동의 초음속 유동 특성 실험을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 실험에 사용된 분절형 아크 히터와 초음속 노즐은 16.3 g/s 의 질량유량에 대해 전극 당 150 A, 전체 300 A의 입력전류 조건으로 운전되었으며, 운전 결과 350 kW의 입력전력과 약 51.4 %의 열효율이 계측되었다. 이 때, 아크 히터 내 고엔탈피 플라즈마의 내부압력은 약 4 bar 로 측정되었으며, 이를 초음속 노즐을 통해 압력 45 mbar로 유지되는 진공쳄버 내로 팽창시킴으로써, 전체 엔탈피 11 MJ/kg을 가진 초음속 플라즈마 유동을 얻을 수 있었다. 전체 엔탈피 측정과 함께, 생성된 초음속 플라즈마 유동에 대해 원뿔각 $30^{\circ}$를 가진 원뿔 탐침을 삽입하여 경사 충격파와 이루는 각을 측정하였으며, 이 측정값들로부터, 발생된 초음속 플라즈마의 온도와 마하 수는 각각 약 2,950 K 및 약 3.7에 이를 것으로 예상되었다.

• Wind and Structures
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• 제32권4호
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• pp.371-391
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• 2021

Tornadoes are the most devastating meteorological natural hazards. Many empirical and theoretical numerical models of tornado vortex have been proposed, because it is difficult to carry out direct measurements of tornado velocity components. However, most of existing numerical models fail to explain the physical structure of tornado vortices. The present paper proposes a new empirical numerical model for a tornado vortex, and its load effects on a low-rise and a tall building are calculated and compared with those for existing numerical models. The velocity components of the proposed model show clear variations with radius and height, showing good agreement with the results of field measurements, wind tunnel experiments and computational fluid dynamics. Normal stresses in the columns of a low-rise building obtained from the proposed model show intermediate values when compared with those obtained from existing numerical models. Local forces on a tall building show clear variation with height and the largest local forces show similar values to most existing numerical models. Local forces increase with increasing turbulence intensity and are found to depend mainly on reference velocity Uref and moving velocity Umov. However, they collapse to one curve for the same normalized velocity Uref / Umov. The effects of reference radius and reference height are found to be small. Resultant fluctuating force of generalized forces obtained from the modified Rankine model is considered to be larger than those obtained from the proposed model. Fluctuating force increases as the integral length scale increases for the modified Rankine model, while they remain almost constant regardless of the integral length scale for the proposed model.