• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권3호
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• pp.296-314
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• 2016

This paper presents experimental and computational investigations of synthetic jets with a circular exit for improving flow control performance. First, the flow feature and vortex structure of a multiple serial circular exit were numerically analyzed from the view point of flow control effect under a cross flow condition. In order to improve separation control performance, experimental and numerical studies were conducted according to several key parameters, such as hole diameter, hole gap, the number of hole, jet array, and phase difference. Experiments were carried out in a quiescent condition and a forced separated flow condition using piezoelectrically driven synthetic jets. Jet characteristics were compared by measuring velocity profiles and pressure distributions. The interaction of synthetic jets with a freestream was examined by analyzing vortical structure characteristics. For separation control performance, separated flow over an airfoil at high angles of attack was employed and the flow control performance of the proposed synthetic jet was verified by measuring aerodynamic coefficient. The circular exit with a suitable hole parameter provides stable and persistent jet vortices that do beneficially affect separation control. This demonstrates the flow control performance of circular exit array could be remarkably improved by applying a set of suitable hole parameters.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2004년도 추계 학술대회논문집
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• pp.115-119
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• 2004

The effect of a continuous blowing or suction on an oscillating 2-D NACA0012 airfoil was investigated numerically for the dynamic stall control. The influence of control parameter variation was also studied in the view point of aerodynamic characteristics. The result showed that the blowing control kept a higher lift drag ratio before stall angle but the dynamic stall angle was not exceed to without control result. As the slot position was closer to leading edge, the positive control effect becomes greater. The stronger jet and the smaller jet angel made more favorable roles on the control performance. In the cases of the suction, the overall control features were similar to those of the blowing, but dynamic stall angle was increased, i.e. suction was more effective to control dynamic stall. It was also founded that the suction control was showed better control effect as the slot position moves to trail edge within thirty percentage of chord length. In the simulation for the jet strength and the jet angle control, the same tendencies were observed to those of blowing cases.

• 한국전산유체공학회지
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• 제15권4호
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• pp.46-52
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• 2010

In the present work, the aerodynamic characteristics of elliptic airfoils which have a 12% thickness ratio are numerically investigated based on Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and a transition SST model at a Reynolds number 8.0$\times$105. The numerical simulation of a synthetic jet actuator which is a well-known zero-net-mass active flow control actuator located at x/c = 0.00025, was performed to control massive flow separation around the leading edge of the elliptic airfoils. Four cases of non-dimensional frequencies were simulated at an angle of attack of 12 degree. It is found that the size of the vortex induced by synthetic jets was getting smaller as the jet frequency becomes higher. Comparison of the location of synthetic jets between x/c = 0.00025 (around the leading edge) and x/c = 0.9 (near the separation) shows that the control near the leading edge induces closed recirculation flow regions caused by the interaction of the synthetic jet with the external flow, but the control applied at 0.9c (near the trailing edge) induces a very small and weak vortex which quickly decays due to weak intensity.

• Wind and Structures
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• 제29권6호
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• pp.405-416
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• 2019

Aerodynamic characteristic of a small scale wind turbine under the influence of an incoming uniform wind field is studied using k-ω Shear Stress Transport turbulence model. Firstly, the lift and drag characteristics of the blade section consisting of S826 airfoil is studied using 2D simulations at a Reynolds number of 1×10⁵. After that, the full turbine including the rotational effects of the blade is simulated using Multiple Reference Frames (MRF) and Sliding Mesh Interface (SMI) numerical techniques. The differences between the two techniques are quantified. It is then followed by a detailed comparison of the turbine's power/thrust output and the associated wake development at three tip speeds ratios (λ = 3, 6, 10). The phenomenon of blockage effect and spatial features of the flow are explained and linked to the turbines power output. Validation of wake profiles patterns at multiple locations downstream is also performed at each λ. The present work aims to evaluate the potential of the numerical methods in reproducing wind tunnel experimental results such that the method can be applied to full-scale turbines operating under realistic conditions in which observation data is scarce or lacking.

• 대한조선학회논문집
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• 제48권5호
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• pp.381-389
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• 2011

In this study, we are focusing our attention on lift characteristics of the low aspect wings for Wing-In Ground effect crafts (WIG). Experimental measurements at an open-type wind tunnel are carried out and results are comparatively presented. In order to simulate the realistic ground condition in where the WIG craft is flying, moving ground is implemented by a conveyor belt rotating with the same velocity of the inflow. We consider two different wings (NACA0012 and DHMTU section) which have four different aspect ratios (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0). Forces acting on the wings are measured and lift characteristics are elaborately investigated for various different conditions. In addition, end-plate effects are estimated. Results are validated by comparing with theoretic solutions of the symmetric airfoil. Present results show that ground effects are differently generated in moving or fixed ground conditions, and hence left characteristics are affected by the ground condition. Consequently, accurate aerodynamic forces acting on the WIG craft are guaranteed in a realistic moving ground condition.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권6호
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• pp.23-29
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• 2003

얇은 익형 주위에 다양한 응축 과정을 수반하는 상대 습도가 100%인 포화 습공기 천음속 이상 유동에 대하여 연구하였다. 본 연구는 Rusak 과 Lee[11, 12]가 발전시킨 그리고 응축에 의한 열 증가의 효과를 포함하는 확장된 천음속 미 교란 모델을 사용하였고, 응축 과정은 서로 다른 두 가지 형태의 응축 과정을 고려한다. 먼저, 비 평형 균질 과정(nonequilibrium and homogeneous process)에서의 응축 질량비는 고전적 핵형성 이론과 작은 물방울 성장이론에 따라 계산되고, 평형과정(equilibrium process)에서의 응축 질량비는 등엔트로피 가정으로부터 계산된다. 유동 방정식과 응축 방정식들은 반복수치 계산법을 사용하여 그 해를 구하였다. 상류 유동 조건을 같게 하여 얻은 수치계산 결과들은 유동구조, 응축장, 그리고 익형 표면에서의 압력분포 등을 묘사한다. 유동특성, 즉 충격파의 위치와 강도 그리고 익형의 압력분포 등은 서로 다른 두 응축과정에서 각각 다른 유동특성을 나타냈다. 하지만, 각각의 응축과정에서 응축 결과로 생긴 열 증가는 유동거동에 상당한 변화를 야기 시키고 익형의 공력 성능에도 상당한 영향을 미친다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권11호
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• pp.855-864
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• 2013

능동 탭은 BVI 소음 저감을 위한 능동제어 기술 중 하나이며, 이를 이용한 소음 저감효과에 대한 해석은 기술 개발에 있어서 매우 중요한 과정의 하나이다. 능동 탭의 소음저감 성능 분석을 위하여 모델 로터시스템에 대한 구조 설계를 수행하고 CFD 해석을 통해 에어포일 공력 데이터를 생성하였으며, 이를 이용하여 통합해석 프로그램인 CAMRAD II 모델을 구성하였다. 하강 비행 상태에서 능동 탭을 HHC 방법으로 작동할 경우 로터에서 발생되는 공력 하중을 CAMRAD II를 이용하여 계산하고, 이에 따른 BVI 소음 변화를 자체 소음해석 프로그램으로 계산하였다. 능동 탭의 작동 길이 및 제어 위상의 변화에 따른 소음해석 결과 최대 -3.3dB의 BVI 소음 저감 효과를 얻을 수 있었다.

• 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.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.485-492
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• 2021

50kW 또는 그 이하의 정격용량을 갖는 풍력터빈은 일반적으로 소형풍력으로 간주한다. 소형풍력터빈은 독립형 전력시스템과 가전제품, 독립적인 적용 및 에너지저장장치, 태양광, 소수력, 디젤엔진과 같은 다른 에너지 기술을 조합하여 동시에 사용할 수 있는 매력적인 대체품이다. 연구목적은 터빈블레이드 제작법과 구조가 가능한 상업용 개발과정과 유사성을 갖도록 50kW급 풍력터빈 블레이드를 개발하기 위한 것이다. 목함에 기반하여 제작된 몰드기법은 탄소섬유와 열경화성 수지인 유리섬유를 사용한 경량설계, 다중부목, 오목성을 유지하기 위하여 채택한다. 수 작업형 시제품 제조법은 공기역학적인 평판형의 반복적인 설계를 통해서 단주기를 갖는 고밀도 형상 몰드를 사용하여 개발한 것이다. 5개의 블레이드 생산공정을 통하여 제작하고, 블레이드의 주요 구성요소는 IEC-61400-23 규정에 따라 설계의 적절성을 검증하기 위하여 시험하며. 또한, 개발된 블레이드를 갖는 풍력시스템은 성능특성을 검증하기 위하여 IEC 61400-12 규정에 따라 시험한다. 블레이드와 터빈시스템의 시험결과는 상업운전에서 요구되는 유효한 설계조건을 확인하였다.