• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.203-210
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• 2014

본 연구는 Weis-Fogh형 수차의 유체역학적 특성을 개선 와법으로 수치계산한 것이다. 날개(NACA0010에어포일)와 양쪽 수로 벽은 소스(Source) 및 볼텍스 판넬로 근사하였고, 자유 볼텍스는 각 물체 전체표면에서 도입하였다. 타임스텝마다 날개를 이동시켜가며 본 수차의 유동장 즉 비정상 속도장과 압력장을 계산하였다. 계산변수로는 주요 설계인자인 날개 뒷전에서 날개 축까지의 거리, 수로 폭 및 최대 열림각으로 하였다. 본 수차의 1매의 날개에 대한 최대 효율 및 출력계수는 속도비 U/V=2.0에서 각각 26% 및 0.4였다. 본 수차의 유동장은 날개가 수로 내에서 비정상적으로 움직이기 때문에 매우 복잡하다. 그러나 개선 와법을 이용하여 명확하게 계산할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권6호
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• pp.467-474
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• 2012

무인항공기의 정찰 및 정보 수집 능력을 효율적으로 수행하기 위해 장기 체공 능력이 요구된다. 분산 추진 장치는 대형 추진 장치를 복수의 소형 추진 장치들로 대체하여 추력을 얻는 장치이다. 날개의 스팬 길이를 따라 넓게 분포하여 효율이 증가하며, 유동의 흡입을 통해 경계층을 제어하고 출구에서 분사되는 흐름이 항공기에 부착되어 흐르기 때문에 양항비가 증가한다. 본 연구에서는 전익기 융합익기와 분산 추진 장치가 장기 체공 성능을 향상시키는 점에 착안하여 연구를 수행하였다. Eppler 337 에어포일 유닛에 추진 장치의 위치 및 입 출구 가로세로비 변화에 따라 나타나는 공력특성을 분석했다. CFD를 사용하여 공력해석을 수행하였고, 빠른 해석 결과를 얻을 수 있도록 팬 영역에 작동판 이론을 적용하였다. 양항비와 모멘트 비교를 통해 추진 장치의 위치 및 형상을 결정하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.331-336
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• 2011

가스터빈 회전익이나 고정익 에어포일이 지닌 3 차원 곡면형상의 복잡성은 제조산업뿐만 아니라 재생정비 공정조차 어렵게 만드는 요인이다. CNC 기반기술을 이용한 공작기계와 공정 관련 프로그램들은 1990 년대부터 발달하기 시작한 컴퓨터 기술 덕분에 급속히 개발되면서 가스터빈 분야로 그 응용범위를 넓혀 나가고 있다. 특히 적응형 기능을 겸비한 5 축 동기 제어형 생산장비들은 유연한 공정능력과 손실된 부위의 형상 정보를 결정하는데 탁월한 성능을 보이고 있다. 8 축 동기제어가 가능하도록 구비된 로봇형 공정시스템은 매우 강력한 공정절차 표준화를 이룰 수 있게 할 뿐만 아니라 높은 생산성도 가져다 준다. 이 논문에서는 가스터빈 산업에서 CNC 기반기술의 응용현황을 검토하고, 부품 제조산업과 재생정비 산업의 공정비교와 개발사례를 통해 향후 전망을 제시한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권3호
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• pp.274-279
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• 2010

본 논문에서는 원 형상에 비해 20% 축소 설계된 수평 핀을 부착한 전투기의 외부 연료 탱크의 정적인 세로 안정성을 해석하고 투하궤적을 분석하였다. 얇은 에어포일의 공력 자료를 이용하여 연료 탱크의 정적 피칭 안정성을 해석한 결과는 풍동 실험 결과와 거의 일치하였다. 연료탱크의 6자유도 운동방정식에 대한 수치적인 모사에서 얻은 낙하 궤적을 실제 모델의 투하 실험 궤적과 비교 분석한 결과 투하 시 항공기의 자세가 연료 탱크의 수직 이동 궤적에는 영향을 미치지 않지만 수평 이동 궤적에는 상당한 영향을 미치게 됨을 알 수 있었다. 이와 같은 이론 해석 및 실험 결과의 분석을 통해 재설계 핀을 부착한 외부 연료 탱크를 비행 중 항공기로 부터 분리할 때 비행운용 규범을 기준으로 수행한다면 항공기의 안전성을 보장할 수 있음이 검증되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.661-668
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• 2015

본 연구에서는 풍력발전분야의 블레이드 공력설계 및 성능해석에 적용되고 있는 날개요소운동량이론을 이용한 조류터빈 블레이드 형상설계 방법론을 제시하였으며, S814 단일 에어포일로 구성된 2 블레이드 형식의 1MW급 수평축 블레이드 형상설계 결과를 제시하였다. 조류터빈 블레이드는 해양환경에서 운전되는 특성 상 블레이드 팁 근방에서 캐비테이션 발생으로 인한 문제가 상존하므로, 설계초기단계에서 신중히 고려되어야 한다. 본 연구를 통해 설계된 1MW 조류터빈 블레이드의 유동특성분석 및 출력성능해석을 위해 캐비테이션 모델이 고려된 CFD 해석을 수행하였으며, 블레이드 팁 근방 흡입 면 및 압력 면에서 캐비테이션이 발생하고 있음을 확인하였다. 최대 출력계수는 설계 주속비 7의 조건에서 47%로 나타났다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.492-497
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• 2011

일반적으로 헬리콥터는 양력, 추력 그리고 힘을 발생시키기 위해 로터 시스템을 사용하기 때문에 공력환경이 매우 복잡하다. 블레이드 와류 간섭과 같은 비정상 공력 환경이 발생한다. 이러한 비정상 공력 환경은 진동하중과 높은 공력소음을 유발한다. 진동하중과 공력소음은 로터 블레이드 회전수에 N 배의 해당하는 주파수 (N/rev)를 갖는다. 하지만 스와시 판과 피치링크로 이루어진 전통적인 로터 조종계통은 블레이드가 1 회 회전하는 동안 한번의 조종 변위를 발생시킬 수 있기 때문에 그러한 진동하중을 조절하기에는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 능동 제어 기법들이 개발되었다. 능동 제어기법은 임의의 주파수로 블레이드의 피치 각을 조종할 수 있다. 본 논문에서는 비정상 공력 하중을 변화시키기 위해 능동 제어기법 중 한 가지인 능동 뒷전 플랩 블레이드의 설계를 수행하였다. 능동 뒷전 플랩 블레이드는 에어포일의 캠버를 변화시키기 위해 작동기에 의해 구동되는 뒷전 플랩을 장착한다. 뒷전 플랩을 작동시키기 위해 블레이드 내부에 위치 압전 작동기를 사용하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권8호
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• pp.758-766
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• 2010

태양에너지 기반 무인기는 공급되는 전력량이 날개 면적에 영향을 받으므로 형상설계와 비행에 필요한 전력량이 동시에 고려되어야 하며 따라서 설계 과정이 복잡해진다. 복잡한 설계과정에 앞서 주어진 임무 요구를 만족시키는 태양에너지 기반의 무인기 제작 가능 여부와 제작 가능하다면 무인기의 대략적인 주요 치수를 구하는 방법론이 있다면 이를 활용함으로서 불필요한 설계 시행 오차 없이 무인기를 설계 할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 주요 치수 결정 방법론으로 날개 면적을 가정하고 날개 면적과 임무 요구로부터 에어포일(양력계수, 항력계수), 무게를 결정한 후 필요 전력과 태양 전지 효율로부터 다시 날개 면적을 계산하는 것으로 제시하였는데, 이는 날개에서 생산되는 전력, 양력 및 항력이 날개 면적에 직접적으로 영향 받기 때문이다. 앞서 가정된 날개 면적 값과 계산된 날개 면적 값의 오차가 충분히 작아질 때 까지 반복적으로 가정된 날개 면적 값을 바꾸어가며 계산을 수행한다. 본 방법론을 실제 제작된 태양에너지 기반 무인기의 값을 이용해 검증하고, 태양에너지 기반 고고도 장기체공 무인기의 주요 치수를 결정해보았다.

• 에너지공학
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• 제29권1호
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• pp.34-43
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• 2020

풍력발전기 로터의 저속운전 가능성에 대해 기동토크를 평가하고자 하였다. 본 연구에서 살펴본 저속시동 가능성의 날개는 초임계에어포일을 보완하여 AMI계열(AMI903 및 AMI904)의 날개를 제안하여 공력성능을 유지하며 제작상 및 유지보수의 어려움을 제거하였다. 따라서 본 연구는 FLUENT를 이용하여 난류유동 해석을 통해 제안된 날개의 받음각(-180°~+180°)에 대한 항력계수와 양력계수를 제시하였으며, 이 값들로부터 정지하고 있는 날개의 회전 위치에 따른 접선방향의 토크계수를 정의하여 제시하였다. 기동력의 크기와 방향을 결정할 토크계수는 대부분 양의 값(반시계방향)으로 나타났으며 특별히 받음각이 0°에서 180° 및 -90°에서 -180°에서 양의 값이며 0°에서 -90°에서 매우 작거나 음의 값을 나타냈다. 한편 기동토크는 두께가 얇은 AMI903보다 두꺼운 AMI904에서 더 큰 것으로 나타났다.