• Title/Summary/Keyword: 항력계수비

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Immersed Boundary Method for numerical Analysis of Bridge Section (가상경계법을 이용한 교량 내풍단면 유동장 수치해석)

  • Kim, Hak Sun;Lee, Sungsu;Nho, Jae Geun
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2011.02a
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    • pp.69-69
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    • 2011
  • 본 논문에서는 비정상 상태의 비압축성 유동장을 해석하기 위하여 물체맞춤격자방법이 아닌 가상경계법을 사용하였다. 가상경계법은 구조격자를 사용하여 구조물 경계면에서 Momentum Forceing을 사용하여 가상의 경계를 만들어 유동장을 해석하는 방법이다. Navier-Stoke 방정식의 수치 이산화 방법으로 Kim et al(1985)이 사용한 Fractional Step Method(FSM)을 사용하였다. 시간에 대하여 semi-implicit FSM를 사용하였고, 확산항에 대해서는 2차 정확도의 Crank-Nicolson Method를 대류항은 3차 정확도의 Runge-Kutta Method를 사용 하였다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용한 유동장 해석이 교량 단면에 대하여 수치해석이 가능한지 검토하였다. 가상경계법은 현재 많은 연구가 유선형의 구조물에 대하여 수행되어 오고 있다. 교량 단면과 같은 각 진 구조물에 대한 검토는 아직 미비한 실정이다. 가상경계법에서 다루고 있는 구조물 경계면에서의 Momentum Forcing 방법이 유선형의 구조물에 맞추어 연구가 진행되었기 때문이다. 먼저 본 연구의 프로그램을 검증하기 위하여 원형 실린더에 대하여 가상경계법을 적용한 결과 Re 수 200에서 Strouhal Number, 양력계수, 항력계수를 이전 연구 결과와 비교하였다. Williamson(1988)과 Zhang(1995)의 연구결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다. 그리고 교량의 단면과 같은 각진 구조물(Bluff Body)에 대하여 가상경계법 적용하였다. 본 논문의 연구에서 평가 대상으로 하고 있는 2차원 교량 단면에 대하여 유동장 해석을 하였다. 본 논문에서 정량적인 유체력과 유동장에 대한 비교 및 검토가 이루어지지 못했지만 압력장과 유선의 형태가 이론적인 값을 벗어나지 않고 있는 것으로 확인 되었다. Re 수 2700에서 전산 해석을 수행하였으며, 교량 단면 주위의 압력계수와 박리현상 그리고 후류에서의 Vortex shedding 현상이 모두 적절한 분포가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 가상경계법을 이용하여 각진 구조물에 대한 주위 유동장해석에 대한 가능성을 확인하였으며, 풍동실험과의 결과비교를 통하여 가상경계법을 이용하여 교량 단면 주위의 유동장 해석 결과를 정량적으로 비교할 것이다.

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Aerodynamic Analysis of Various Winglets (윙렛 형상에 따른 공력 특성 해석)

  • Lee, Yung-Gyo;Kim, Cheol-Wan;Shim, Jae-Yeul
    • Aerospace Engineering and Technology
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    • v.7 no.1
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    • pp.24-29
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    • 2008
  • Aircraft fuel efficiency is one of main concerns to aircraft manufacturers and to aviation companies because jet fuel price has tripled in last ten years. One of simple and effective methods to increase fuel efficiency is to reduce aircraft induced drag by using of wingtip devices. Induced drag is closely related to the circulation distribution, which produces strong wingtip vortex behind the tip of a finite wing. Wingtip devices including winglets can be successfully applied to reduce induced drag by wingtip vortex mitigation. Winglet design, however, is very complicated process and has to consider many parameters including installation position, height, taper ratio, sweepback, airfoil, toe-out angle and cant angle of winglets. In current research, different shapes of winglets are compared in the view of vortex mitigation. Appropriately designed winglets are proved to mitigate wingtip vortex and to increase lift to drag ratio. Also, the results show that winglets are more efficient than wingtip extension. That is the reason B-747-400 and B-737-800 chose winglets instead of a span increase to increase payload and range. Drag polar comparison chart is presented to show that minimum drag is increased by viscous drag of winglet, but at high lift, total drag is reduced by induced drag decrease. So, winglets are more efficient for aircraft that cruises at a high lift condition, which generates very strong wingtip vortex.

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Development of Force Measuring Device in Learning Wind Tunnel Used for Transportation Technology Class (수송 기술에 적합한 학습용 풍동의 힘 측정 장치 개발)

  • Choi, Jun-Seop;Lee, Sung-Gu
    • 대한공업교육학회지
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    • v.32 no.1
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    • pp.117-133
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    • 2007
  • The purpose of this study was to develop the force measuring device of learning wind tunnel, teaching-learning materials in order to enhance understanding of flight principle and give interest about aviation technology in secondary school. The content of this study was consisted of the development and experiment of force measuring device for learning wind tunnel. The main results of this study were as follows: This device developed here is simple structure applying lever principle instead of the comparatively expensive load cell used in engineering college or a aviation research institute and so on. Measurement of lift and drag as well as the comparison experiment of a fluid resistance is possible with only one device developed here. The lift coefficient with angle of attack has shown the same tendency in both of theoretical and experimental values. And the stall phenomenon was found under the larger angle of attack of experimental rather than expected theoretical values. The drag coefficient with angle of attack has shown the same tendency in both of theoretical and experimental values. And drag coefficient the rate of increasement of the experimental values increased more gently than its theoretical values.

Effects of Geometric Parameters of a Bobsleigh on Aerodynamic Performance (봅슬레이의 형상변화가 공력성능에 미치는 영향)

  • Shim, Hyeon-Seok;Jung, Hyo-Yeon;Kim, Jun-Hee;Kim, Kwang-Yong
    • Transactions of the KSME C: Technology and Education
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    • v.3 no.3
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    • pp.233-240
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    • 2015
  • Analysis of the aerodynamic performance of a bobsleigh has been performed for various types of bobsleigh body shape. To analyze the aerodynamic performance of the bobsleigh, three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stoke equations were used with the standard k-${\varepsilon}$ model as a turbulence closure. Grid structure was composed of unstructured tetrahedral grids. The radii of curvature of cowling, and height and length of front bumper at the tip on the drag coefficient were selected as geometric parameters. And, the effects of these parameters on the aerodynamic performance, i.e., the drag coefficient, were evaluated. The results shows that the aerodynamic performance is significantly affected by the height of front bumper and radius of curvature.

비압축성 점성유체의 유한요소 해석

  • 유원진
    • Computational Structural Engineering
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    • v.11 no.1
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    • pp.90-95
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    • 1998
  • 본 고에서는 비압축성 점성유체의 유한요소해석 기법을 소개하였다. 대류항의 상류화 기법으로 안정된 해를 도출할 수 있으며 Penalty 방법에 기반하여 압력항을 지배방정식으로부터 소거함으로써 해석시간과 요구저장공간을 감소시켰다. 실린더 주변의 유동장을 해석하여 와의 방출을 성공적으로 묘사하였으며 항력계수를 17%정도의 오차로 계산하였다. 적응적 요소세분화 기법에 대한 연구를 통해 적절한 오차평가 기법 및 최적의 체눈을 형성하는 기법을 제시하였다. 또한 동적 해석에 적합한 요소재결합 알고리즘에 대한 연구가 진행중이다. 본 고의 결과는 직접적으로 풍공학분야에 사용하기에는 아직 계산 시간의 효율성이나 해의 정확도 및 안정성면에서 무리가 있으나 추가적인 연구를 통하여 해석기법의 개선을 도모하고 컴퓨터 등 계산장비의 급속한 발전으로 장래에 경쟁력을 획득할 수 있을 것으로 기대된다.

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Interactive Visualization of Ski Jumping base on HTML5 (HTML5 기반의 대화형 스키점프 시각화)

  • Park, Myeong-Chul
    • Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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    • 2015.01a
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    • pp.183-184
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    • 2015
  • 본 논문에서는 HTML5 기반의 대화형 스키점프 시각화 도구를 소개한다. 스키점프의 비거리는 다양한 요소에 영향을 받지만 받음각에 따른 양력과 항력의 비인 양항비에 의해 크게 결정된다. 본 논문에서는 스키의 벌림각, 구부린 각 등을 면적 계수로 두고 물리적인 2차원 좌표를 계산하여 시각화한다. 사용자의 상호작용성을 위하여 각 계수나 영향 요소를 조정할 수 있게 하여 실시간으로 스키점퍼의 자세와 비거리를 확인할 수 있게 하였다. 또한 구현 결과는 웹기반에서 동작하여 사용자의 접근성과 모델 변경에 따른 용이성을 제공한다. 본 논문의 결과물은 스키점프 경기력 향상을 위한 분석 도구로 활용될 수 있을 것이다.

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Papers : Improvement of Tracking Performance for Re - Entry Trajectory via the Disturbance Observer (논문 : 외란 관측기를 이용한 대기권 재진입 궤적 추종성능 향상)

  • Lee,Dae-U;Jo,Gyeom-Rae
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.30 no.1
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    • pp.75-81
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    • 2002
  • In the re-entry comtrol system, errors apt to induce because the time deriviative of drag acceleration is analytically estimated. Still more, the difficulty of estimation of th exact drag coefficient in hypersonic velocity and the non-reality of the scale height cause a steady-state drag errer. In the Space-Shuttle, a steady-state drag error is reduced by the addition of the integral term of drag acceleation error into the control system. This method, however, induces a difficulties in respect to the modern controller composition due to the multi-poles in a closed-loop system. Thus, this paper proposes the additional method of the disturbance observer. This reduces the steady-state drag error according to the following by the analytic calculation, and then creates the new drag acceleration time derivative using the estimated error. The performance of the re-entry control system is verified about 32 refernce trajectories.

Numerical and Experimental Study on the Aerodynamic Characteristics of FAST Fuselages (FAST 동체의 공력특성에 대한 수치 및 실험 연구)

  • Han, Cheol-Heui;Cho, Jeung-Bo;Cho, Jin-Soo
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.35 no.3
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    • pp.177-182
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    • 2007
  • The effects of three fuselage head shapes and nonplanar ground surface on the aerodynamic characteristics of FAST fuselages are investigated using a boundary element method. Wind tunnel test is also performed to validate the present method and to identify the wall effect on the frictional drag which cannot be analyzed using the present method. It is found that the channel has an effect of increasing the lift of those investigated fuselages. The optimal head shape depends on the design conditions of the FAST and its guideway channel. Comparing the calculated induced drag with the measured total drag, it can be concluded that the profile drag is independent of the ground height. Thus, the present numerical method can be applied to the conceptual design of the high-speed ground transporters if only the profile drag of the vehicle in free flight is assumed to be known.

A Research on the viscous flow and the hydrodynamic force due to the small-amplitude in-phase oscillation of multi-cylinders (복합 원형 실린더군의 저진폭 동위상 진동에 의한 점성유동 및 동유체력에 관한 연구)

  • Sung-Kyun Kim
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.36 no.2
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    • pp.22-28
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    • 1999
  • Small amplitude in-phase oscillations of multi-cylinders are considered both numerically and experimentally. Flow field is separated into inner and outer regions. The basic unsteady solution is obtained analytically and the secondary flow, termed as steady streaming flow, can be obtained numerically by using Finite Volume Code with Panel Method. The Particle Induced Velocimetry, one of whole field measurements, is introduced for comparison with numerical flow visualization quantitatively. Among the algorithms for PIV, the Three Step Vector Searching Technique is applied to reduce CPU time. Small but non-zero damping coefficient, that is important in lightly damped system can be obtained with varying number of bodies and distances.

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A Numerical Analysis of Supersonic Counter Jet Flow Effect on Performance of a Supersonic Blunt-Body (초음속 역분사 유동이 초음속 비행체 성능에 미치는 영향에 대한 수치해석적 연구)

  • Seo D. K.;Seo J. I.;Song D. J.
    • Journal of computational fluids engineering
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    • v.7 no.3
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    • pp.1-8
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    • 2002
  • The counter jet flow which is injected against the free stream at stagnation region of blunt body for improvement of aerodynamic performance has been studied by using upwind Navier-Stokes method. The variations of drag force and upwind forward penetration depth due to changes in the stagnation thermodynamic properties of counter jet flow such as total pressure, Mach number, and total temperature have been studied. The results show that the changes in the stagnation pressure and Mach number have large effects on the wall pressure and drag force, but the total temperature does not affect the wall pressure and drag force.