• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.221-228
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• 2019

해수의 유속과 전기 부하에 따른 쉬라우드 조류발전 시스템의 유동장 특성과 발전 성능 분석을 위하여 회류수조를 이용한 축소모형실험을 수행하였다. 발전기에 연결되는 전기 부하에 대하여 터빈 블레이드의 분당 회전수와 발전기의 전압, 전류를 동시에 측정하여 전기적 출력을 계산하였으며 일정한 유속 조건에서 부하에 따라 큰 차이가 나타났다. 전기 부하가 감소함에 따라 터빈의 분당 회전수는 특정 구간에서 급격히 증가하였고, 평균 약 2배 정도 증가하였다. 또한 부하의 감소와 함께 전력이 급격히 상승하였고, 일정 구간에서 최대 전력지점을 보인 후 낮아지게 된다. 이와 함께 실험 유속이 증가함에 따라 높은 전기 부하에서 최대 전력지점이 나타났다. 이러한 유속 조건과 전기적 부하에 따른 쉬라우드 조류발전 시스템의 유동장 특성과 발전 성능 분석에 대한 결과는 효율적인 쉬라우드 조류발전 시스템 개발에 필요한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제33권6호
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• pp.384-389
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• 2008

Three prototype chestnut harvesters were constructed and evaluated their chestnut collection ability and field efficiency. Air-lock paddle system successfully picked up all loose material, and pick up efficiency was about 56 kg/h. Power required to operate this system was evaluated to be 8.7 kW with an air flow rate of $32.6\;m^3/min$. A radial blade type blower with 0.41 m impeller diameter was considered to be a minimum size for this system. For the auger system, air was sucked into the cylinder as the hinged flat cover began to be opened by the material pushed by the auger, and the empty burrs flew back to the container through the space between auger flights and collected in the bottom of the container. It was considered to add a device to prevent air from flowing back or to use the back flowing air for separation of burrs and nuts inside the container. The venturi system could not pick up chestnuts, as they only carried part way up to the suction hose. Consideration was given to an idea that the venturi could be used as a cleaning and separation mechanism for containers filled with both empty burrs and good nuts. A minimum vacuum of 129 mm wg was required to pick up chestnuts, and the corresponding inlet air velocity was 19.3 m/s. 104 mm of vacuum, which was about 81 % of that required for nuts, was enough to pick up burrs with nuts inside. Also, empty burrs with higher moisture content recorded the same pressure as for the burrs with nuts.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제15권4호
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• pp.356-365
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• 2014

This paper is the second in a series and aims to build a high-fidelity mathematical model for a propeller-driven airplane using the propeller's aerodynamics and inertial models, as developed in the first paper. It focuses on aerodynamic models for the fuselage, the main wing, and the stabilizers under the influence of the wake trailed from the propeller. For this, application of the vortex lattice method is proposed to reflect the propeller's wake effect on those aerodynamic surfaces. By considering the maneuvering flight states and the flow field generated by the propeller wake, the induced velocity at any point on the aerodynamic surfaces can be computed for general flight conditions. Thus, strip theory is well suited to predict the distribution of air loads over wing components and the viscous flow effect can be duly considered using the 2D aerodynamic coefficients for the airfoils used in each wing. These approaches are implemented in building a high-fidelity mathematical model for a propeller-driven airplane. Flight dynamic analysis modules for the trim, linearization, and simulation analyses were developed using the proposed techniques. The flight test results for a series of maneuvering flights with a scaled model were used for comparison with those obtained using the flight dynamics analysis modules to validate the usefulness of the present approaches. The resulting good correlations between the two data sets demonstrate that the flight characteristics of the propeller-driven airplane can be analyzed effectively through the integrated framework with the propeller and airframe aerodynamic models proposed in this study.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권10호
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• pp.843-852
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• 2016

실제 씨앗의 3차원 형상과 운동요소에 기반하여 단풍나무(Acer palmatum 종) 씨앗의 자동회전 비행을 수치적으로 해석하였다. 운동요소의 표준 값은 낙하속도는 1.26 m/s, 회전속도는 133.6 rad/s (1,276 rpm), 코닝 각은 $19.4^{\circ}$, 피치 각은 $-1.5^{\circ}$이다. 씨앗 날개의 스팬 안쪽에 위치한 컴팩트한 앞전 와류가 씨앗 날개 바람 반대면에 커다란 부압을 발생하게 하였다. 부압의 피크는 안쪽 스팬 단면 앞전 부근에 발생하였다. 본 연구에서 얻어진 현저한 앞전 와류로 특징되는 흐름 형태와 공기력 계수의 값은 동적 상사를 갖도록 한 로봇 씨앗에 대하여 실험적으로 측정한 자료와 잘 일치하였다. 바람 반대 영역에 발달한 나선형 와류는 씨앗 끝을 향하여 전진하고 씨앗 끝 부분에서 이곳을 지나는 흐름과 합쳐지는데, 이와 같은 흐름이 자동회전하는 단풍나무 씨앗의 안정되고 부착된 LEV를 유지하게 하는 메카니즘으로 여겨진다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제4권3호
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• pp.334-340
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• 2011

Turbo-pumps have weak points, such as the pumping operation is unstable on the positive slope of the head curve and/or the cavitation occurs at the low suction head. To improve simultaneously both weak points, the first author invented the unique pumping unit composed of the tandem impellers and the peculiar motor with the double rotational armatures. The front and the rear impellers are driven by the inner and the outer armatures of the motor, respectively. Both impeller speeds are automatically and smartly adjusted in response to the pumping discharge, while the rotational torques between both impellers/armatures are counter-balanced. Such speeds contribute to suppress successfully not only the unstable operation at the low discharge but also the cavitation at the high discharge, as verified with the axial flow type pumping unit in the previous paper. Continuously, this paper investigates experimentally the effects of the tandem impeller profiles on the pump performances and the rotational speeds against the discharge, using the impellers whose loads are low and/or high at the normal discharge. The worthy remarks are that (a) the unstable operation is suppressed as expected and the shut off power is scarcely large in the smart control, (b) the blade profile contributes to determine the discharge giving the maximum/minimum rotational speed where the reverse flow may incipiently appears at the front impeller inlet, (c) the tandem impeller profiles scarcely affect the rotational speeds, while the loads of the front and the rear impellers are same, but (d) the impeller with the low load must run faster and the impeller with the high load must run slower at the same discharge to take the same rotational torque, and (e) the reverse flow at the inlet and the swirling velocity component at the outlet of the front impeller with the high load require making the rotational speed of the rear impeller with low load fairly faster at the lower discharge.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.301-307
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• 2011

본 연구에서는 생활폐기물 관로이송 설비에서 사용되고 있는 터보블로어 입구베인의 설정각도에 따른 성능특성을 삼차원 나비어-스톡스 방정식을 통한 수치해석과 실험적인 방법을 적용하여 분석하였다. 다양한 압력특성에 따라 운전되는 시스템 특성을 고려하여 2 대의 터보블로어를 직렬로 연결한 실험용 시뮬레이터를 설계, 제작하고 각각의 터보블로어 성능특성을 입구베인의 설정각도에 따라 분석하였다. 입구베인의 설정각도에 따른 터보블로어 성능특성을 수치해석과 실험적 평가밥법으로 분석하여, 입구베인 설정각도가 완전 개방조건인 90 도에서 60 도까지 사용하였을 경우 효율의 손실없이 압력 및 유량을 제어할 수 있음을 확인하였다. 입구베인의 설정각도가 작은 경우에는 입구측의 스월흐름으로 인하여 입구 유속분포가 불균일하게 되며, 이로 인하여 하류측에 설치되는 터보블로어의 효율이 상대적으로 감소됨을 알 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권2호
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• pp.267-275
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• 2012

본 논문은 정상풍속과 돌발풍속을 수학적으로 모델링하고 풍향에 따라 전달되는 메인축에서의 전달모멘트를 조사하여 기어박스에 전달되는 풍하중의 특성을 파악하였다. 정상풍속은 지상에서 고도가 높아짐에 따라 속도가 증가하게 설정을 하였다. 풍하중에 의해서 메인축으로 전달되는 모멘트의 평균값과 하모닉값을 풍향 입사각을 $-45^{\circ}{\sim}45^{\circ}$로 변화를 주며 특성을 파악하였다. 또한 기어 트레인의 미스 얼라인먼트를 유발시키는 굽힘 모멘트의 특성을 파악하였다. 정상풍속모델에서는 블레이드의 3배수 주파수(3X)로 하는 토크의 가진이 생기며, 바람의 방향이 $+22.5^{\circ}$일 때 수평방향의 굽힘 모멘트가 주축으로 들어가는 토크의 50%수준으로 발생하는데 이는 수평방향으로의 탄성 축 휘임을 유발하여 치가 모서리에서 물림이 발생하게 하는 원인을 제공함을 알 수 있었다. 돌발풍속의 경우, 3X, 6X, 9X를 가진 주파수로 하는 토크의 가진이 바람의 방향이 +방향으로 커질수록 하모닉항의 상대 비율이 증가하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권10호
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• pp.1303-1313
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• 2002

Effects of the reduced frequency of upstream wake on downstream unsteady boundary layer flow were simulated by using a Wavier-Stokes code. The Wavier-Stokes code is based on an unstructured finite volume method and uses a low Reynolds number turbulence model to close the momentum equations. The geometry used in this paper is the MIT flapping foil experimental set-up and the reduced frequency of the upstream wake is varied in the range of 0.91 to 10.86 to study its effect on the unsteady boundary layer flow. Numerical solutions show that they can be divided into two categories. One is so called the low frequency solution, and behaves quite similar to a Stokes layer. Its characteristics is found to be quite similar to those due to either a temporal or spatial wave. The low frequency solutions are observed clearly when the reduced frequency is smaller than 3.26. The other one is the high frequency solution. It is observed for the reduced frequency larger than 7.24. It shows a sudden shift of the phase angle of the unsteady velocity around the edge of the boundary layer. The shift of phase angle is about 180 degree, and leads to separation of the boundary layer flow from corresponding outer flow. The high frequency solution shows the characteristics of a temporal wave whose wave length is half of the upstream frequency. This characteristics of the high frequency solution is found to be caused by the strong interaction between unsteady vortices. This strong interaction also leads to destroy of the upstream wake strips inside the viscous sublayer as well as the buffer layer.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제31권4호
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• pp.342-348
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• 2006

Aerial application using an unmanned agricultural helicopter became necessary for both labor saving and timely spraying. In the previous paper, a rotor system was developed and lift capability was evaluated. The experimental results were compared with simulated predictions using the CFD-ACE program. From the simulation, the relative velocity on the top surface of the blade airfoil increased, resulting in the pressure drop. The CFD analyses were revealed that a drag resistance on the leading edge of the airfoil, a wake at the trailing edge, and a positive pressure underneath the bottom surface were observed. As the results of the simulation, total lifts of 56.8, 74.4 and $95.0kg_f$ were obtained at the 6, 8 and $10^{\circ}$ of AAT (angle of attack), respectively. The simulation results agreed reasonably up to $10^{\circ}$ of AAT. However, at a greater AAT $(<12^{\circ})$ the simulated total lift continuously increased to $105kg_f$, comparing with a decreasing experimental total lift due to the lack of engine power. At a stiff angle of $18^{\circ}$ AAT, a wake was observed at the trailing edge of the airfoil. A rated operating condition determined from the previous paper was also verified through the simulation.

• 한국항행학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.254-260
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• 2014

소수력발전방식 중에서 종축 소수력 발전기를 채용한 시스템에 대해서 드럼의 수위상승에 대한 연구를 수행하였다. 드럼통에 용수를 일정하게 공급할 경우, 시간의 경과에 따라 드럼통의 수위가 상승하기는 하지만 반면, 그 상승효과 때문에 증가되는 위치에너지에 의한 러너 측 유출속도와 유출량이 증가하여 수위상승을 억제하고 그 결과 수위상승이 어느 위치에 멈추게 되어 평형상태를 이루게 된다. 이 시스템의 개발 및 분석에 의하면 드럼통의 수위는 드럼통의 크기나 높이, 폭, 형, 러너의 형상 등과는 관계 없이 결정된다. 수위는 오직 인입수량과 유출수량에 의하여만 결정되고 이에 따라 출력전력도 유사한 거동을 보인다는 것이 밝혀졌다. 그러므로 인입수량이 많지 않으면 원하는 수준의 드럼수위를 유지할 수 없을 뿐만 아니라, 원하는 출력전력도 얻을 수 없다. 아울러 현재 국내 산업시설에 설치되어 시험 운전 중에 있는 종축소수력발전시스템에 대해서 이 방법을 적용 및 수행하여 이 기법의 타당성을 입증하였다.