• Wind and Structures
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• 제14권2호
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• pp.167-186
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• 2011

This paper presents the results of measurements relating to the aerodynamic forces on flat square plates which were allowed to rotate at different speeds about their horizontal axis, by modifying the velocity of the incoming flow. A 1 m square test-sheet and a 0.3 m square test-sheet were fitted with a number of pressure sensors in order to obtain information relating to the instantaneous pressure distribution acting on the test-sheet; a compact gyroscope to record the angular velocity during the rotational motion was also implemented. Previous work on autorotation has illustrated that the angular velocity varies with respect to the torque induced by the wind, the thickness and aspect ratio of the test-sheet, any frictional effects present at the bearings, and the vorticity generated through the interaction between the plate and the wind flow. The current paper sets out a method based on the solution of the equation of motion of a rotating plate which enables the determination of angular velocities on autorotating elements to be predicted. This approach is then used in conjunction with the experimental data in order to evaluate the damping introduced by the frictional effects at the bearings during steady autorotation.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.23-30
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• 1993

파력발전용 웰즈터어빈의 유체역학적 성능파악을 위한 이론 및 실험적연구를 다루고 있다. 터어빈에 의한 압력강하, 토오크 및 효율을 구하기 위하여 2차원 캐스캐이드 이론을 사용하였는데, 터어빈은 비정상 왕복류중에서 일정한 속도로 회전한다고 가정하였다. 실험은 파의 운동에 대응하는 왕복류를 생성시켜주는 파도 시뮬레이터 내에서 실시되었다. 여러 작동조건에서 계측된 터어빈 성능특성치들은 웰즈터어빈의 전반적인 특성을 파악하기 위하여 수치적으로 구한 값들과 비교되었고 비교적 서로 잘 일치하는 결과를 얻었다.

• Wind and Structures
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• 제18권4호
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• pp.391-422
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• 2014

The high frequency force balance (HFFB) technique provides convenient measurements of integrated forces on rigid building models in terms of base bending moments and torque and/or base shear forces. These base moments or forces are then used to approximately estimate the generalized forces of building fundamental modes with mode shape corrections. This paper presents an analysis framework for coupled dynamic response of tall buildings with HFFB technique. The empirical mode shape corrections for generalized forces with coupled mode shapes are validated using measurements of synchronous pressures on a square building surface from a wind tunnel. An alternative approach for estimating the mean and background response components directly using HFFB measurements without mode shape corrections is introduced with a discussion on higher mode contributions. The uncertainty in the mode shape corrections and its influence on predicted responses of buildings with both uncoupled and coupled modal shapes are examined. Furthermore, this paper presents a comparison of aerodynamic base moment spectra with available data sets for various tall building configurations. Finally, e-technology aspects in conjunction with HFFB technique such as web-based on-line analysis framework for buildings with uncoupled mode shapes used in NALD (NatHaz Aerodynamic Loads Database) is discussed, which facilitates the use of HFFB data for preliminary design stages of tall buildings subject to wind loads.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권11호
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• pp.964-972
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• 2007

공기역학적으로 최대동력계수를 얻을 수 있도록 최적화된 블레이드를 장착한 수평축 풍력터빈 모델을 아음속 풍동에 장착하여 공력특성을 실험하였다. Upwind 방식과 downwind방식의 풍력 터빈 로터의 공력 특성을 비교하였을 때, 후자가 전자에 비해 측정토크의 교란이 더 크게 나타났으며, 이는 지지대에서 발생된 후류와 블레이드의 상호간섭이 원인으로 작용한다고 여겨진다. 블레이드 설치각이 0o인 경우에 설계 속도비 6에 해당하는 위치에서 최대 동력계수를 보여주고 있어 설계 조건을 잘 만족함을 알 수 있었다. 또한 음의 피치각 변화가 같은 값의 양의 피치각 변화에 비해 더 커다란 동력 감소가 발생되는 결과를 보여주었다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.18-24
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• 2017

가스터빈엔진의 시동점화 조건 달성 및 시동가속을 위해서는 엔진에 적합한 시동기를 선정하여야 한다. 이를 위해서는 시동 크랭킹 과정의 공력저항을 예측하여 시동성능을 파악하여야한다. 본 논문에서는 기 개발엔진의 Coast down 시험을 통하여 획득된 엔진속도 프로파일 데이터를 바탕으로 엔진 주축에 인간되는 공력저항을 도출하고, 압축기 부하를 기준으로 한 스케일링을 통해 대상엔진의 공력저항을 모델링하였다. 이후, 공력저항 모델과 공기시동기(ATS)의 토크 성능선도를 엔진 시동모델에 적용함으로써, 엔진시동에 적합한 시동기를 선정하는 방법을 제시한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권3호
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• pp.283-292
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• 2009

공력면의 전개 거동을 지배하는 미분방정식을 적분 형태를 바꾸어 전개 가능한 조건을 유도하여 전개에 필요한 힌지 토크를 추산할 수 있는 방정식을 얻었다. 방정식의 해는 주어진 전개 조건과 공력 조건에 대해 전개가 가능하기 위하여 전개 장치에 저장되어야 할 최소의 전개 에너지이며 방정식을 풀기위하여 공력과 중력, 마찰력 등 공력면에 작용하는 모멘트의 적분을 계산하여야 한다. 공력 롤 감쇠와 마찰력과 같은 비가역적 현상에 대한 적분을 수행하기 위하여 몇가지 가정과 모델링이 필요하였으며 특히 공력 롤 감쇠의 적분을 위하여 전개 각속도를 전개각만의 함수로 표현되도록 모델링하였고 이는 전개 과정에서 나타날 수 있는 최대 각속도와 형태를 가정함으로써 가능하였다. 방정식 풀이와 전개 각속도의 모델을 위하여 전개 에너지를 대표하는 이상 전개 각속도를 정의하였으며 최소의 전개 에너지를 구하는 방정식은 이상 전개 각속도에 대한 이차 방정식으로 표현된다. 제안된 추산법을 검증하기 위하여 여러 가지 전개 조건과 공력 조건에 대하여 최소 전개에너지를 추산하고 기 개발된 전개 거동 모사 프로그램을 이용하여 여러 형태의 전개 토크 형태에 대하여 추산 결과의 타당성을 비교 검토하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문집
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• pp.122-127
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• 2002

A frequency-domain PES estimation and its prediction method are proposed for the tightly-coupled servo/mechanical design of high-TPI HDD system above 100 kTPI. The major two disturbance energies which are related with mechanical vibrations inside of HDD are used to predict the drive-level PES, while considering closed-loop servo dynamics. One is the torque disturbance which mainly comes from aerodynamic excitation of HSA system and the other is the displacement disturbance from disk-spindle dynamics. In order to obtain the accurate error transfer function of closed-loop servo control, the plant model is measured by accurate experiment. The measured PES is compared with predicted one in terms of frequency-domain PES spectrum and its standard variation value. It is proved that the proposed frequency-domain PES estimation/prediction method is capable of predicting drive-level PES of high-TPI hard disk drive.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2008년도 한국우주과학회보 제17권2호
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• pp.36.1-36.1
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• 2008

An Unscented Kalman Filter(UKF) for estimation of attitude and rate of a spacecraft using only magnetometer vector measurement is presented. The dynamics used in the filter is nonlinear rotational equation which is augmented by the quaternion kinematics to construct a process model. The filter is designed for low Earth orbit satellite, so the disturbance torques include gravity-gradient torque, magnetic disturbance torque, and aerodynamic drag. The magnetometer measurements are simulated based on time-varying position of the spacecraft. The filter has been tested not only in the standby mode but also in the detumbling mode. To stabilize the attitude, linear PD controller is applied and the actuator is assumed to be thruster. A Monte-Carlo simulation has been done to guarantee the stability of the filter performance to the various initial conditions. The UKF performance is compared to that of EKF and it reveals that UKF outperforms EKF.

• Wind and Structures
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• 제30권3호
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• pp.261-273
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• 2020

This paper deals with the design, wind tunnel testing, and performance analysis of small wind turbines targeting low-power applications. Three different small-size blade designs in terms of size, shape, and twisting angle are considered and tested. We conduct wind tunnel tests while measuring the angular speed of the rotating blades, the generated voltage, and the current under varying resistive loading and air flow conditions. An electromechanical model is also used to predict the measured voltage and power and verify their consistency and repeatability. The measurements are found in qualitative agreement with those reported in previously-published experimental works. We present a novel methodology to estimate the mechanical torque applied to the wind turbine without the deployment of a torque measuring device. This method can be used to determine the power coefficient at a given air speed, which constitutes an important performance indicator of wind turbines. The wind tunnel tests revealed the capability of the developed wind turbines to deliver more than 1225 mW when subject to an air flow with a speed of 7 m/s. The power coefficient is found ranging between 26% and 32%. This demonstrates the aerodynamic capability of the designed blades to extract power from the wind.

• Composites Research
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• 제17권3호
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• pp.29-37
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• 2004

본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 정지 비행 시 복합재 무베어링 로우터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로우터 시스템은 유연보, 토오크 튜브, 피치 링크, 그리고 메인 블레이드로 구성된다. 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 플랩 굽힘, 리드-래그 굽힘, 비틀림 그리고 축 방향 변형의 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 또한, 유연보를 복합재료 적층판으로 구성된 비틀림에 유연한 직사각형 단면을 갖는 보로 모델링 하여, 1차원 보 해석에 필요한 유효 단면 상수를 얻었다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton's principle)를 이용하여 얻었다. 공력 탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 p-k 방법을 이용하였으며, 유연보의 적층각과 적층 순서에 따른 구조적 연성이 무베어링 로우터 시스템의 공란성 안정성에 미치는 영향을 알아보았다.