• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2002년도 추계공동학술대회논문집
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• pp.95-100
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• 2002

표면효과익선이란 동체의 날개가 해수면 가까이 비행할 때 수면과 날개 사이에서 양력이 증가되는 표면효과를 이용하는 에너지 절약형 선박이다. 표면효과익선은 낮은 고도로 공기 중에서 비행하여야 되므로 박판으로 이루어져야 한다. 그러므로, 표면효과익선 구조에서 외판의 두께는 얇고 가벼우며 Stringer와 Frame등의 보강재는 외판에 비하여 단면적이 훨씬 크다. 이와 같은 구조에 있어서는 외판이 면내방향의 하중을 받으면 박판인 외판은 순전단장에 가깝게 된다. 이와같이 외판과 큰 단면적을 갖는 String를 서로 조합하여 이루어진 구조는 표면효과익선 구조물의 구조응답해석이 가능하다. 본 연구에서는 기본설계 단계에서 간단하게 기체 구조강도해석을 할 수 있는 기존의 해석적인 방법으로 동체와 표면익의 구조강도를 계산할 수 있는 해석적인 방법을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.37-46
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• 2004

지면효과의 여러 현상을 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 해석하고 공기역학적인 관점에서 그 결과를 분석하였다. 2차원 지면효과에 대해서는 이미지 와류에 의한 약형 표면의 압력변화, 두께의 영향, 지면효과의 비점성 유동 현상 등을 확인하였으며, 3차원 지면효과로 익단와류 강도의 증가현상과 유효스팬 증가, 익단와류의 바깥 흐름현상 등을 확인하였다. 또한, 재래식 익형인 NACA 6409와 러시아의 WIG기 전용익형인 DHMTU 8-30에 대해서 Irodov의 조건식을 사용하여 새로 정안정성을 해석하였다. 해석결과, DHMTU 8-30 익형의 세로 정안정성이 NACA 6409 익형보다 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 그러므로 DHMTU 8-30을 WIG기에 사용할 경우 NACA 6409에 비해 꼬리날개 부피비를 현저히 줄일 수 있음을 확인하였다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제6권3호
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• pp.245-264
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• 2016

The iterative boundary element method (IBEM) developed originally before for cavitating two-dimensional (2-D) and three-dimensional (3-D) hydrofoils moving under free surface is modified and applied to the case of 2-D (two-dimensional) airfoils and 3-D (three-dimensional) wings over water. The calculation of the steady-state flow characteristics of an inviscid, incompressible fluid past 2-D airfoils and 3-D wings above free water surface is of practical importance for air-assisted marine vehicles such as some racing boats including catamarans with hydrofoils and WIG (Wing-In-Ground) effect crafts. In the present paper, the effects of free surface both on 2-D airfoils and 3-D wings moving steadily over free water surface are investigated in detail. The iterative numerical method (IBEM) based on the Green's theorem allows separating the airfoil or wing problems and the free surface problem. Both the 2-D airfoil surface (or 3-D wing surface) and the free surface are modeled with constant strength dipole and constant strength source panels. While the kinematic boundary condition is applied on the airfoil surface or on the wing surface, the linearized kinematic-dynamic combined condition is applied on the free surface. The source strengths on the free surface are expressed in terms of perturbation potential by applying the linearized free surface conditions. No radiation condition is enforced for downstream boundary in 2-D airfoil and 3-D wing cases and transverse boundaries in only 3-D wing case. The method is first applied to 2-D NACA0004 airfoil with angle of attack of four degrees to validate the method. The effects of height of 2-D airfoil from free surface and Froude number on lift and drag coefficients are investigated. The method is also applied to NACA0015 airfoil for another validation with experiments in case of ground effect. The lift coefficient with different clearance values are compared with those of experiments. The numerical method is then applied to NACA0012 airfoil with the angle of attack of five degrees and the effects of Froude number and clearance on the lift and drag coefficients are discussed. The method is lastly applied to a rectangular 3-D wing and the effects of Froude number on wing performance have been investigated. The numerical results for wing moving under free surface have also been compared with those of the same wing moving above free surface. It has been found that the free surface can affect the wing performance significantly.

• Journal of Ship and Ocean Technology
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• 제12권3호
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• pp.14-25
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• 2008

Recently, there has been a serious effort to design a wing in ground effect (WIG) craft. Vehicles of this type might use low aspect ratio wings defined as those with smaller than 3. Design and prediction techniques for fixed wings of relatively large aspect ratio are reasonably well developed. However, Aerodynamic problems related to vortex lift on wings of low aspect ratio have made it difficult to use existing techniques. In this work, we firstly focus on understanding aerodynamic characteristics of low aspect ratio wings and comparing the results from experimental measurements and currently available numerical predictions for both inviscid and viscous flows. Second, we apply an improved numerical method, "B-spline based high panel method with wake roll-up modeling", to the same problem.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.50-59
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• 1999

본 논문은 비선형 계획법의 하나인 SQP법을 이용한 지면(혹은 해면)효과를 받는 익형(WIG)의 최적단면생성에 관한 연구 결과이다. 유동장의 해석기법으로는 포텐셜패널법을 사용하였고, 지면효과는 경상법(image method)을 사용하여 처리하였다. 수치계산의 검증을 위하여 이미 알려진 날개단면의 압력분포를 주고 그 단면을 역으로 찾아가도록(역해법) 하였다. 본 논문의 목적은 주어진 구속조건(설계조건)중 특히 WIG선에서 중요한 종방향 안정성을 만족하면서 최대양력을 주는 익형의 단면을 생성하는 것이며 꼬리날개의 영향을 고려하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제4권4호
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• pp.477-487
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• 2012

We investigated the aerodynamic characteristics of a three-dimensional (3D) wing with an endplate in the vicinity of the free surface by solving incompressible Navier-Stokes equations with the turbulence closure model. The endplate causes a blockage effect on the flow, and an additional viscous effect especially near the endplate. These combined effects of the endplate significantly reduce the magnitudes of the velocities under the lower surface of the wing, thereby enhancing aerodynamic performance in terms of the force coefficients. The maximum lift-to-drag ratio of a wing with an endplate is increased 46% compared to that of wing without an endplate at the lowest clearance. The tip vortex of a wing-with-endplate (WWE) moved laterally to a greater extent than that of a wing-without-endplate (WOE). This causes a decrease in the induced drag, resulting in a reduction in the total drag.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.11-22
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• 2001

프로펠러-WIG(Wing in Ground Effect)선의 상호작용 및 성능을 포텐셜 유동에 의해 해석하였다. 프로펠러는 보오텍스 격자법(VLM)을 사용하였고 WIG선은 포텐셜 기저 패널법을 사용하여 각 경계조건을 만족시키면서 반복계산을 통하여 상호작용 및 성능을 해석하였다. 자유수면은 강체로 가정하여 경상법을 사용하였다. 프로펠러-WIG의 상호작용 및 성능을 해석하기에 앞서 발표된 실험결과와 계산결과가 있는 MP101 프로펠러와 MR-21 타의 상호작용 및 성능해석을 수행하여 개발된 프로그램의 정도를 검증하였다. 프로펠러-WIG선의 상호작용해석은 프로펠러의 부착위치, 직경 및 회전수의 변화에 따른 비행고도 높이 변화에 대한 양력 및 피치모멘트를 계산하여 비교하였다. 날개 앞에 부착된 프로펠러는 WIG선의 양력을 급격히 향상시키며 정적안정성을 향상시킴을 알았다. 따라서 적절한 프로펠러의 크기, 부착위치 및 회전수의 선택이 PARWIG선의 성능향상을 위해 필수적임을 알았다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.25-28
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• 2012

항공기가 지면 혹은 해면 위를 낮게 비행할 때 양력이 증가하고 항력이 감소하는 이른바 해면 효과(ground effect)가 발생하게 된다. 위그선 (WIG)선은 이러한 해면 효과를 이용한 선박으로 시속 100~500km의 속도 범위에서 해면 위를 낮게 비행하는 선박을 뜻하며 차세대 초고속 해상 수송수단으로 떠오르고 있다. 본 연구에서는 해면효과로 인한 2차원 위그선 날개 주위의 양항력 변화를 알아보기 위하여 유한체적법 기반의 EDISON-CFD를 사용하였다. 위그선 날개 주위의 유동은 날개와 해면사이의 거리에 영향을 받으므로 날개와 해면사이의 거리에 따른 계산 영역과 격자를 각각 생성 하였다. 본 연구를 통해 날개와 해면 사이의 거리가 가까워 질수록 해면효과에 의하여 위그선 날개의 양력이 증가하였고 항력은 감소되는 결과를 확인할 수 있었다.

• International Journal of Aerospace System Engineering
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• 제6권1호
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• pp.1-7
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• 2019

In the present study, structural safety and stability on the main wing and tail planes of the 1.2 ton WIG(Wing in Ground Effect) flight vehicle, which will be a high speed maritime transportation system for the next generation, was performed. The carbon-epoxy composite material was used in design of wing structure. The skin-spar with skin-stressed structural type was adopted for improvement of lightness and structural stability. As a design procedure for this study, the design load was estimated with maximum flight load. From static strength analysis results using finite element method of the commercial codes. From the stress analysis results of the main wing, it was confirmed that the upper skin structure between the second rib and the third rib was unstable for the buckling load. Therefore in order to solve this problem, three stiffeners at the buckled region were added. After design modification, even though the weight of the wing was a little bit heavier than the target weight, the structural safety and stability was satisfied for design requirements.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권2호
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• pp.674-681
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• 2005

The unsteady evolution of trailing vortex sheets behind wings in close formation flight near the ground is simulated using a discrete vortex method. The ground effect is included by an image method. The method is validated by comparing computed results with other numerical results. For a lifting line with an elliptic loading, the ground has an effect of moving wingtip vortices laterally outward and suppressing the development of vortex evolution. The gap between wings in close formation flight has an effect of moving up wingtip vortices facing each other. For wings flying in parallel, the ground effect causes the wingtip vortices facing each other to move up, and it makes the opposite wing tip vortices to move laterally outward. When there is a relative height between the wings in ground effect, right-hand side wingtip vortices from a mothership move laterally inward.