• 유체기계공업학회:학술대회논문집
• /
• 유체기계공업학회 2000년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
• /
• pp.122-128
• /
• 2000

Aerodynamic optimization of an automotive air-conditioning blower is a hard task because of the highly complex flow phenomena related to three-dimensional flow separations and the unsteady nature caused by the interaction between primary and secondary air flows throughout the fan. In this paper, an aerodynamic study on a forward-curved centrifugal fan has been carried out Firstly we obtained the fan performance curves versus flow rates showing its unstable nature in the surging operation range. Secondly aerodynamic characterizations were carried out by investigating the velocity and pressure fields in the casing flow passage using a 5-hole pilot probe, at different operating conditions. Surface flow pattern near the cut-off area exhibits similar flow behavior above the best efficiency operating point, although the pressure level increases substantially with the Increase of flow rate. Vorticity in the casing passage flow occurs in all (low rates, downstream from the r-Z plane $\theta$=120 deg., where the position of its core changes with the circumferential location. Although complex, the general flow behavior were common, giving insight in its main aerodynamic features.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.33.1-33.1
• /
• 2011

풍력발전기가 점차 대형화되어가는 추세에 따라 블레이드 역시 점차 길어지고 무거워지는 경향을 보이고 있다. 이는 블레이드뿐만 아니라 풍력발전기 시스템 전체의 하중 및 비용의 증가를 불러오게 되므로, 시스템의 성능 및 하중에 가장 큰 영향을 끼치는 블레이드의 공력특성에 대한 연구가 전 세계적으로 지속되고 있다. 그 중에서도 특히 작동 중 오염에 의한 블레이드 표면 거칠기 변화는 블레이드의 공력특성을 변화시켜, 발전기 전체의 성능뿐만 아니라 전체 하중에도 영향을 끼치는 주요 인자이다. 따라서 풍력발전기 블레이드 설계 시에 예측된 설계하중과 실제 운용 환경에 의해 변화된 운용하중 간의 차이를 예측할 수 있다면, 블레이드 설계 시에 표면 거칠기 변화에 따른 영향을 고려함으로써 실제 운용 환경에 맞는 최적의 블레이드 및 풍력발전기 시스템 설계를 수행할 수 있다. 본 연구에서는 블레이드의 표면 거칠기 변화에 따라 풍력발전기 하중이 어떻게 영향을 받는지에 대하여 분석하였다. 이를 위하여 표면 거칠기 민감도를 고려하지 않고 설계된 기준 블레이드와, 운용 중 표면 거칠기가 변화된 블레이드의 2개 모델에 대한 하중해석을 수행하고 그 결과를 비교하였다. 보다 실제적인 해석을 위해 Multi-MW 급 풍력발전기 시스템 모델을 대상으로 최적 설계된 블레이드를 기준 모델로 삼았다. 하중계산방법은 IEC 및 GL 2010 가이드라인을 참고하였으며, 일부 주요 극한하중 상황에 대하여 해석을 수행하여 설계하중상황(design load case, DLC) 별로 하중의 증감 및 경향을 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제34권3호
• /
• pp.14-21
• /
• 2006

직사각형 평판날개의 날개짓과 비틀림 운동을 해석하기 위하여 비정상 와류격자법(VLM)을 이용하였다. 단순 상하 및 피칭 운동하는 날개에 대한 해석결과를 실험 및 다른 수치해석 결과들과 비교하여 복잡한 날개짓 비행을 모사하는데 본 방법을 사용할 수 있음을 보였다. 날개짓 각 진폭이 $20^{\circ}$인 경우에 여러 가지 비틀림 각과 무차원 주파수 변화에 대하여 직사각형 평판 날개의 양력, 추력 및 추진효율을 계산하였다. 계산 결과를 분석하여 주기적으로 변하는 비틀림이 날개짓 날개의 공력 특성에 미치는 영향을 살펴보았다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제43권10호
• /
• pp.896-901
• /
• 2015

온도 구배에 의한 날개 외피의 열변형 특성을 연구하기 위하여 비행체 날개의 포켓 형상을 본 딴 프레임 외피 구조 시편을 제작하였다. 날개에 발생하는 온도 구배 현상을 효과적으로 모사하기 위하여 프레임 외피 시편의 프레임에 수냉 시스템을 개발, 적용하였다. 공력 특성에 영향을 미치는 날개 외피의 면외 열변형을 정량적으로 평가하기 위하여 디지털 영상 상관 기법(Digital Image Correlation technique, DIC)을 사용하고, 면외 변위 측정 불확도 평가를 통해 측정 정확도를 분석하였다. SUS304 소재로 만들어진 프레임 외피 구조 시편의 시험을 수행하여 온도에 따른 외피의 면외 변형 특성을 성공적으로 획득하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제39권4호
• /
• pp.331-341
• /
• 2020

우주발사체는 발사 시 추진장치에서 발생하는 고강도 소음에 의한 음향하중의 영향을 받는다. 로켓소음은 발사체와 페이로드 내 전자 및 기계 부품의 손상 및 오작동을 유발할 수 있기 때문에 음향하중의 예측 및 저감은 설계에 있어 중요한 고려사항이다. 본 논문에서는 로켓 소음의 생성 및 발사대의 음향설계 기법에 대한 최신 연구동향을 논하였다. 특히, 새로운 발사대 설계 방법론의 예로서 일본 Epsilon 로켓 발사대의 개발과정을 기술하였다. 전산유체역학 모사 및 1/42 축소모형 실험을 통하여 설계된 발사대의 음향하중 저감 효과를 Epsilon 로켓의 실제 비행 데이터 분석을 통하여 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.397-400
• /
• 2011

소형 가스터빈 엔진에 장착 가능한 저압단 축류 압축기의 공력성능 및 구조적 안정성을 동시에 고려한 최적화 설계를 수행하였다. 근사모델을 구축하여 유전알고리즘을 이용하여 전역 최적화 해를 도출하였다. 최적 설계된 압축기의 동익단은 Hub쪽에서 날개의 부하가 커지되, Tip쪽에서 입사각이 0에 가깝게 설계되었다. 한편 동익의 형상은 허브쪽에서 사다리꼴 모양으로 수렴이 되어 구조적 안정성을 확보하도록 설계가 되었다. 최종적인 수치해석 결과 작동점에서 동익단의 효율은 87.6%이며 구조적 안정성을 나타내는 안전계수는 3이상을 확보하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제41권3호
• /
• pp.173-184
• /
• 2013

본 연구에서는 프로펠러나 헬리콥터 로터와 같은 회전체의 공력 최적 설계를 위한 다단 최적 설계 프레임워크를 제안한다. 이 프레임워크는 플랜폼 설계와 단면의 형상 설계를 반복적으로 수행하는 설계 전략을 통해 회전체의 공력 성능 향상을 목표로 한다. 플랜폼 설계의 단계에서는 유전 알고리즘과 2차원 CFD 데이터베이스 기반의 깃 요소 모멘텀 이론을 이용하여 빠른 시간에 회전체의 공력 특성을 평가하여 최적점을 탐색하였다. 플랜폼 설계 후 단면에 유입되는 유동 조건을 예측하여 단면 형상 최적 설계를 수행하였다. 설계 과정에서 보다 면밀하게 유동 특성이 분석될 수 있도록 2차원 N-S 해석자와 민감도 기반의 최적화 알고리즘을 통해 최적해를 탐색하였다. 단면 형상이 설계된 후에는 최적의 유동 조건을 산출할 수 있도록 플랜폼 설계를 반복적으로 수행하였다. 본 프레임워크를 1kW급 전기추진용 항공기 프로펠러 설계에 적용하여 그 유효성을 3차원 N-S 해석과 풍동 실험을 통해 검증하였다. 설계 후, 풍동 실험 결과를 기준으로 약 5%의 프로펠러 효율 증가를 얻을 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권1호
• /
• pp.1-12
• /
• 2022

소형무인기의 틸팅방식 추진장치로 소형덕티드팬을 적용하였을 때 나타나는 공력특성을 분석하기 위해 직경 104mm 전기추진 덕티드팬의 공력특성을 풍동시험을 통해 살펴보았다. 소형무인기 운영조건에서 나타나는 현상을 살펴보기 위해 OPPAV 축소시제기의 제자리비행, 전진비행 및 천이비행 조건을 시험조건으로 채택하였으며, 6분력 발란스를 사용하여 덕티드팬의 추력 및 측력, 토크를 측정하였다. 비행체 주날개 및 꼬리날개에 영향을 미칠 수 있는 팬 후류를 파악하기 위해 5공 프로브를 사용하여 덕트 후방 250mm 단면의 3차원 속도벡터를 측정하였다. 제자리비행 및 전진비행 조건에서 덕티드팬의 추력 및 토크 특성을 파악하였으며, OPPAV 축소시제기에 적용하기 위한 조건을 도출하였다. 천이비행 조건에서 틸트각 40° 이하에서는 각도가 변하여도 추력이 유지되는 특성을 보이고 있으며 그 이후 각에서는 점차 증가하는 경향이 나타났다. 측력은 틸트각 75°까지 지속적으로 증가하는 경향이 나타났다. 제자리비행 및 전진비행 조건에서 60m/s 수준의 축방향 속도성분과 12m/s 수준의 원주방향 속도성분이 측정되었다. 틸트각이 증가함에 따라 축방향 속도 최대값 위치가 회전중심선을 벗어나는 경향이 나타나고 있으며, 단면 와류 중심도 유사한 위치로 이동하는 경향이 나타나고 있다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권7호
• /
• pp.507-514
• /
• 2022

전술 표적에 대한 정보를 획득하기 위해 전투기에 탑재하는 EO/IR 정찰용 파드는 일반적으로 항공기 동체 하단에 장착 운영한다. 이러한 외부 장착물을 장착한 항공기는 외부 장착물 없이 비행하는 항공기에 비하여 복잡한 공력 및 관성력 특성을 갖기 때문에 개발 초기에 개발 위험요소를 사전에 식별하여 설계에 반영할 수 있는 시스템 성능 분석 도구가 필수적으로 필요하다. 본 연구에서는 고기동 환경에서 안정적으로 측정 데이터를 획득할 수 있는 파드를 개발하기 위해 필요한 모델링 및 시뮬레이션 도구 개발 방안을 제시하였다. 우선, 고기동 항공기에 탑재한 파드의 한계 운용조건을 도출하고, 한계 운용조건에 따른 탑재 파드의 공력 및 관성 하중을 분석하였으며, 탑재파드를 장착한 항공기의 임무 모사를 통한 비행데이터 생성 및 전송 시스템을 개발하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.40-47
• /
• 2014

원심팬 날개 깃에서 발생한 와류와 원심팬 볼루트 사이의 상호작용은 원심팬의 주요한 소음원으로 알려져 있다. 본 연구에서는 저소음 설계의 기초 자료로 활용하기 위하여 원심팬의 주요한 소음원 영역으로 고려되는 원심팬 볼루트 영역을 세분화하여 볼루트 영역내의 상대적 기여도를 분석한다. 주요한 소음원으로부터 방사되는 소음을 예측하기 위해 내부 음장용 복합 전산공력음향학(CAA, Computational Aero-Acoustics) 방법을 사용한다. 이 방법은 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)과 음향상사법(Acoustic Analogy), 그리고 경계요소법(BEM, Boundary Element Method)을 사용하여 원심팬 내부 유동장으로부터 방사한 소음을 원심팬 외부 음향장에서 예측하는 방법이다. 복합 CAA 방법을 이용한 원심팬 볼루트 영역내의 소음원의 상대적 기여도 분석은 컷-오프영역으로부터 출구영역보다 컷-오프영역으로부터 원심팬 스크롤영역이 전체 소음에 대한 기여도가 높고, 날개 깃의 쉬라우드 영역보다 허브 영역이 전체 소음에 대한 기여도가 높다는 것을 보여준다. 이러한 결과는 향후 저소음 원심팬 개발을 위한 유용한 자료로 활용될 것이다.