• 한국항공우주학회지
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• 제48권9호
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• pp.725-730
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• 2020

본 연구는 초음속 로켓 제트 후류 전산음향 해석에 소요되는 해석 시간을 줄이기 위해 수행되었다. 해석 시간을 줄이기 위한 방안으로 초음속 제트 후류를 2차원 축대칭 문제로 가정하고 전산음향 해석을 수행하였다. 전산음향 해석 결과, 음향하중 계측 결과와 유사한 결과를 보였다. 본 연구를 통해 2차원 축대칭 전산해석을 이용하여 초음속 로켓 제트 후류의 음향하중 예측이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제41권6호
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• pp.713-722
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• 2022

본 연구에서는 대상 원심팬 시스템에서 발생하는 유동 현상과 공력 음향 성능을 수치적/실험적으로 분석하고 다양한 수치 기법을 비교하여 평가하고자 하였다. 먼저 원심팬의 성능을 실험적으로 분석하기 위해 반무향실에서 음향 파워를 측정하였으며, 실험 결과를 통해 대상 원심팬 시스템에서 방사되는 소음 성능에 대한 유효 주파수 범위를 파악하고 이에 대한 수치 모사를 실시하였다. 수치적으로 유동 및 음향 파워를 분석하기 위해 Navier-Stokes 방정식과 Ffowcs Williams&Hawkings 방정식을 각각 유동장과 음향장의 지배방정식으로 사용하였으며, 음향장의 구현을 위해 가상의 음향 방사면을 설계하여 사용하였다. 고차 3차원 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)와 연계된 Hybrid-CAA 기법을 사용하여 모사한 음향 파워 레벨과 소음 실험을 통해 측정한 음향 파워 레벨의 비교를 통해 사용된 수치 기법의 정확도 및 수치적 특성을 평가하였다.

• 한국음향학회지
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• 제39권4호
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• pp.331-341
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• 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.

• 한국음향학회지
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• 제37권4호
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• pp.163-173
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• 2018

본 논문에서는 비행 중 비행체 표면에 작용하는 음향하중 예측을 수행하였다. 비행 중 음향하중은 비행체 표면의 압력 변동에 의해 발생한다. 기존의 비행 중 음향하중 예측방법은 반경험적 방법으로 이론과 실험 결과를 기반으로 도출한 경험식을 활용한다. 하지만 경험식의 입력 값으로 사용되는 비행체 주변 유동특성 및 경계층 파라미터를 매번 실험을 통해 얻는 것에는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 전산유체해석(Computational Fluid Dynamics, CFD) 결과를 반경험적 방법과 혼합하는 하이브리드 방법을 이용하여 비행 중 비행체에 작용하는 음향하중을 예측하였다. Cone-cylinder-flare 형상 비행체에 대해 아음속, 천음속, 초음속, 최대동압도달(Maximum dynamic pressure, Max-q) 시점의 비행 환경에 대한 음향하중 예측을 수행하였다. 하이브리드 방법 적용 시 전산유체해석결과를 기반으로 한 경계층 끝단 영역 판단 방법에 대해 비교하였고 여러 연구자에 의해 제시된 경험식에 따른 음향하중 예측결과를 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권11호
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• pp.883-891
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• 2018

본 연구에서는 항공기 랜딩 기어와 유사한 형태의 탠덤 실린더에 대해 DES (Detached Eddy Simulation)와 FW-H (Ffowcs Williams and Hawkings) 음향상사법을 이용한 전산공력 소음해석을 수행하였다. 실린더 중심 간 거리 3.7D 조건에 대한 전산공력소음해석 결과를 탠덤 실린더를 지나는 외부 유동 특성 및 원거리 소음을 계측한 선행 연구 결과와 비교하였다. 전방 실린더의 상/하부에서 발생한 와류(Vortex)가 특징적인 주파수를 갖고 후방 실린더에 충돌하면서 소음 발생원이 되는 것을 확인하였다. DES 와 FW-H 음향상사법을 이용한 전산공력소음해석 방법의 타당성을 확인한 후, 전방 실린더의 후방에 분할판을 적용한 경우의 전산공력소음해석을 수행하였다. 전방 실린더의 후방에 분할판이 적용되면 전방 실린더의 상/하부에서 발생하는 와류의 특징을 변화시키고 이극자 소음원 크기를 감소시켜 특정 주파수 대역에서 발생하는 소음 크기가 감소하는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제33권1호
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• pp.40-47
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• 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.

• 한국음향학회지
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• 제39권4호
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• pp.364-370
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• 2020

우주 발사체의 초음속 플룸으로부터 발생하는 고강도 소음은 발사체에 음향하중으로 작용하여 전장품이나 탑재 위성의 오작동 및 고장을 유발한다. 음향하중을 발생시키는 로켓/제트소음의 예측은 초음속 난류 유동(소음원) 예측을 위한 전산유체해석과 음향(소음 전파) 해석이 결합된 모델이 주로 사용된다. 이때, 유동해석 시 계산영역 경계면에서 발생하는 반사파 아티팩트를 제거하기 위해 경계조건 외에 추가적으로 흡수층(sponge layer)과 같은 모델링이 적용된다. 하지만, 해석 대상에 따라 흡수층의 파라미터 최적화 연구가 선행되어야 하고 더 큰 계산 영역을 필요로 하기 때문에, 이는 해석시간 증가의 주요 요인이 된다. 이에 본 논문에서는 계산효율을 증대시키기 위해 흡수층 대신 유동해석 결과에 존재하는 반사파 아티팩트를 두 개의 마이크로폰 기법을 기반으로 하여 제거하는 방법을 처음으로 제안하고, 이를 실제 소형 초음속 제트소음 해석 결과에 적용하였다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 1999년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.208-217
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• 1999

The present work describes the prediction method for the unsteady flow field and the acoustic pressure field of a ducted axial fan. The prediction method is comprised of time-marching free-wake method, acoustic analogy, and the Helmholtz-Kirchhoff BEM. The predicted sound signal of a rotor is similar to the experiment one. We assume that the rotor rotates with a constant angular velocity and the flow field around the rotor is incompressible and inviscid. Then, a time-marching free-wake method is used to model the fan and to calculate the flow field. The force of each element on the blade is calculated by the unsteady Bernoulli equation. Lowson's method is used to predict the acoustic source. The newly developed Helmholtz-Kirchhoff BEM for thin body is used to calculate the sound field of the ducted fan. The ducted fan with 6 blades is analysed and the sound field around the duct is calculated.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권2호
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• pp.26-34
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• 2013

In modern days, automobiles are the most important means of transportation. With the development of automobiles, noises generated during operation has been recognized as a significant factor of performance to provide drivers with better driving environment along with other passengers. In this study, drone noise(pulsating noise), generated at the rear window when its opened, is predicted to understand the physics of its phenomenon at various velocities. The compressible Navier-stokes equation will be used with $6^{th}$ order compact finite difference scheme to analyze the characteristics.

• 한국음향학회지
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• 제38권3호
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• pp.247-255
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• 2019

본 연구에서는 대형화, 고속화되어가는 잠수함 추진기의 소음을 보다 정확하게 예측하기 위하여 선체-부가물-추진기의 상호작용이 묘사되는 유동 수치해석을 토대로 비공동 추진기 소음을 예측하였다. 추진기 방사 소음을 예측하기 위해 선체-부가물-추진기 전체영역에 대한 유동 정보를 전산유체역학 해석으로 얻은 뒤, FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings) 음향상사법을 적용하여 두께소음, 하중소음에 대한 소음을 수치적으로 예측하였다. 수치적 소음예측 결과는 모형시험을 통해 검증하였으며, 전체 소음 수준과 저주파 대역 소음예측에 있어 계측결과와 좋은 일치를 보였다.