• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.427-430
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• 2009

풍력 터빈 블레이드용 익형의 경우 운용 조건에서 높은 양항비를 가지도록 설계되나 풍속, 풍향의 변동에 의해 운용조건에 변화가 발생할 경우 성능의 저하가 발생할 수 있다. 따라서 운용조건의 변동이 발생하더라도 공력 성능이 크게 변하지 않는 익형이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 운용조건의 불확실성을 고려하여 풍력 터빈 블레이드용 익형의 신뢰성 기반 강건 최적 설계를 수행하였다. 익형 설계를 위해서 여러 익형 형상 변수들을 고려할 수 있는 익형 모델링 함수를 정의하였고 기저형상으로는 NREL에서 개발한 S809 익형을 사용하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2012.04a
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• pp.13-16
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• 2012

본 논문에서는 항공기의 제어 안정성(Control Stability)과 조종성(Controllability), 그리고 기계 하중을 줄여 구조와 공기역학적인 안정성을 향상시키기 위해 고양력장치(High-lift Device)인 플랩에 탭이 추가된 익형을 설계하였다. 이 과정에서 한정된 해석자원 때문에 많은 설계조건을 해석하는데 어려움이 있었다. 이를 해결 하기위해 얇은 익형 해석(Thin Airfoil Theory)을 이용하여 지정된 설계구속조건을 통해 시위선을 지정하고 이를 바탕으로 두께를 부여하여 최종적인 익형을 설계하였다. EDISON CFD 2.0 Solver를 이용해 최종 설계한 익형의 성능을 해석하였다. 이를 바탕으로 플랩만 존재하는 익형에 비해 양력손실률이 15%이하로 감소하고, 힌지 모멘트가 최소인 공기역학적 익형을 산출하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.365-370
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• 2013

현대에 이르러 초음속 운영 영역에서의 항공기에 대한 많은 연구가 진행되고 있으나, 음속 폭음 현상과 충격파 현상에서 야기된 높은 항력 및 연료 효율성 저하로 인하여 그 한계에 부딪치고 있다. Busemann 복엽 익형은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 형상이며, 상하 형상에 의한 파동 상쇄효과 및 파동 감소효과를 통해 충격파의 강도와 음속 폭음 효과를 감소시키는 형상이다. 하지만 본 익형은 탈설계 조건에서 항력 계수가 급격하게 증가하는 등의 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 EDISON_CFD를 이용하여 Busemann 복엽 익형의 주변 유동 특성에 대하여 면밀한 고찰을 수행하였다. 우선 Busemann 복엽 익형의 초기 형상에 대한 유동 조건별 해석을 통하여 탈설계 조건에서의 항력 성능 저하 문제에 대한 고찰을 하였다. 이후 3개의 형상 변수에 대한 매개 변수 연구를 통하여 익형의 각 형상 변수가 탈설계 영역 및 해당 영역에서의 최대 항력 계수에 미치는 영향에 대한 고찰을 수행하였으며, 이를 통하여 기존 형상보다 좁은 탈설계 구간을 가지고, 최대 항력 계수가 약 34.8% 감소한 부스만 복엽 익형을 설계하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.343-348
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• 2013

초임계 익형은 천음속 영역에서 비행하는 상업용 민간 항공기와 전투기 날개의 공력성능을 향상시키기 위해 Whitcomb R. T.가 제안 하였다. 초임계 익형은 상부표면을 평평하게 디자인하여 임계마하수보다 큰 마하수에서 나타나는 익형 주위의 충격파 출현을 지연시킴으로써 항력을 줄일 수 있고, 상부 표면의 평면 설계로 인한 양력 감소를 보정하기 위하여 하부 표면의 꼬리부분에 캠버가 있는 형상을 하고 있다. 본 연구에서는 EDISON CFD를 이용하여, 초임계 익형의 공력특성을 해석하고 Xfoil의 data와 비교 분석하였다. 또한, 초임계 익형의 형상을 변경하여 두께와 뒷전 캠버가 다른 초임계 익형을 설계하였다. 새로운 초임계 익형의 형상은 상용 프로그램 Maple12을 이용하여 Whitcomb Integral Supercritical Airfoil의 형상을 수정하여 구할 수 있다. 초임계 익형 주위의 유동을 2D압축성 유동으로 가정하고 EDISON CFD의 2D_Comp-2.0 솔버를 사용하여 수치해석을 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.27-27
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• 2002

본 연구에서는 상용코드 FLUENT를 통한 수치모사 결과를 바탕으로 개발한 이중 원호익형의 성능상관식을 축류펌프의 설계에 적용하여 보았다. 일반적으로 익형의 설계는 크게 두 단계를 거치게 된다. 먼저 반경방향의 평형과 설계조건을 만족하는 임펠러와 디퓨저의 입구와 출구의 속도 삼각형을 얻고, 다음으로 적당한 익형을 선택하여 기하학적 형상을 결정하는 과정으로 이루어져 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.400-403
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• 2007

소형 풍력터빈 설계 시 고려해야 할 익형의 선택, 익형의 붙임각 및 Solidity 등이 터빈의 성능에 미치는 영향을 고찰하였다. 한 개의 익형에 대한 공력계수를 이용하여 수학적 모델링을 통하여 최적 붙임각을 예측하여 경향을 파악하였다. 받음각에 따른 익형의 공력특성을 CFD 기법으로 파악한 후 5개의 Blade를 갖는 Turbine의 성능을 익형의 붙임각에 따라 파악하여 최대 성능을 갖는 붙임각을 최종 산출하였다. 익형 선정시 받음각에 대한 양력/항력 곡선을 이동시키는 캠버 익형의 기능보다는 항력 대양력의 비(L/D) 가 최대인 익형을 선정하는 것이 더욱 중요하며, Blade수가 적을수록 Torque의 양은 증가하고 Blade가 6이상이변 효율이 급격히 감소함을 알 수 있다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.541-547
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• 2016

본 연구에서는 Slotted flap을 장착한 WIG선(Wing In Ground effect ship)에서 발생하는 진동을 최소화하기 위해 WIG선의 공력특성을 수치적으로 분석하고 그에 따라 플랩 형상에 대하여 최적화를 진행하였다. 주 익형에 대한 형상은 NACA 4412로 고정한 상태에서 플랩의 각도와 x, y좌표를 설계변수로 설정하였으며, 그에 따라 설정한 평균 $C_L$값을 유지하면서 진동의 진폭 크기가 작아지도록 제한 조건 및 목적 함수를 설정하였다. 최적화된 익형에서 플랩과 주 익형 사이에서 분출되는 유체는 코안다 효과의 영향을 받아 플랩 윗부분을 타고 흐른다. 이로 인해 진동에 결정적인 영향을 미치는 박리영역이 억제되었으며, 진동이 최소화 되었다. 결론적으로 플랩의 최적화를 통하여 기본 설계 익형에서 89%의 진동이 저감되는 것과 동시에 Lift/Drag 96.2로 기본 설계 익형에 비해 4.1배 향상되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.4
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• pp.415-421
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• 2013

This study describes the aerodynamic design procedure for the axial turbines of a small heavy-duty gas turbine engine being developed by Doosan Heavy Industries. The design procedure mainly consists of three parts: namely, flowpath design, airfoil design, and 3D performance calculation. To design the optimized flowpath, through-flow calculations as well as the loss estimation are widely used to evaluate the effect of geometric variables, for example, shape of meridional plane, mean radius, blades axial gap, and hade angle. During the airfoil design procedure, the optimum number of blades is calculated by empirical correlations based on the in/outlet flow angles, and then 2D airfoil planar sections are designed carefully, followed by 2D B2B NS calculations. The designed planar sections are stacked along the spanwise direction, leading to a 3D surfaced airfoil shape. To consider the 3D effect on turbine performance, 3D multistage Euler calculation, single row, and multistage NS calculations are performed.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.41 no.7
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• pp.509-515
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• 2013

In this study, the real-coded adaptive range multi-objective genetic algorithm code, which represents the global multi-objective optimization algorithm, was developed for an airfoil shape design. In order to achieve the better aerodynamic characteristics than reference airfoil at landing and cruise conditions, maximum lift coefficient and lift-to-drag ratio were chosen as object functions. Futhermore, the PARSEC method reflecting geometrical properties of airfoil was adopted to generate airfoil shapes. Finally, two airfoils, which show better aerodynamic characteristics than a reference airfoil, were chosen. As a result, maximum lift coefficient and lift-to-drag ratio were increased of 4.89% and 5.38% for first candidate airfoil and 7.13% and 4.33% for second candidate airfoil.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.33 no.5
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• pp.18-27
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• 2005

Airfoils with improved longitudinal static stability were designed for a WIG craft through aerodynamic design optimization. The response surface method is coupled with NURBS-based shape functions and Navier-Stokes flow analysis. The procedure runs in the network-distributed design framework of commercial-code based automated design capability to enhance computational efficiency and robustness.Lift maximization design maintaining similar static margin to a DHMTU airfoil successfully produced a new airfoil shape characterized by pronounced front-loading and the well-known reflexed aft-camber line. Another airfoil design of lower variation in pitching moment during take-off showed weakened front-loaded characteristics and hence decreased lift slightly. Investigations using the present design methodology on an existing optimization result based on potential flow analysis and NACA-type geometry generation demonstrated significance of carrying various geometry generations and more realistic flow analysis with optimization.