본 연구는 차량용 리어 디퓨저의 시작 위치에 따른 주행 성능 변화를 분석하고자 하였다. 이를 위해 CATIA 3D 설계 프로그램을 이용하여 상용 SUV 차량을 참고하여 차량을 모델링하고 뒤 타이어를 기준으로 300, 400, 500 mm 떨어진 위치부터 리어 디퓨저가 시작되도록 설계했다. 그리고 유동 해석 프로그램인 Fluent를 이용해 차량 주행속도가 60km/h, 100km/h, 140km/h 일 경우를 조건으로 하여 유동해석 후 양력과 항력의 변화를 분석하고 공기의 유선 변화를 확인했다. 해석 결과, 리어 디퓨저는 시작 위치에 상관없이 디퓨저가 없는 경우에 비해 양력과 항력을 감소시켰다. 이는 리어 디퓨저가 있을 경우 공기가 차량 하면부를 지나 후면부로 빠져나올 때 발생하는 박리 현상을 억제하여 와류 현상을 감소시키기 때문이다. 또한 본 연구에서는 SP 400의 조건일 때 양력이 가장 작았고 양력 감소 효과도 가장 좋았기 때문에 주행 중 타이어의 접지력을 최대로 확보할 수 있어서 이 경우를 최적의 조건으로 결정하였다.
Aerodynamic characteristics, such as drag and lift, play an important role in automobile design under certain speed conditions. Such characteristics are essential to design an automobile since they are directly related to automobile's performance such as passenger safety and fuel consumption. There is a huge demand for the automobile to have safe performance at high speed. Reduction in drag is also important and it could lead to the solution of air flow induced noise and dust problems. The objective of this research is to find out the aerodynamic differences between conventional side mirror and a modified one using CFD. Although drag generated around a side mirror is only about 7% of the total drag when a car runs, it is very closely related to driver's field of vision and noise generation. CFD simulation of the flowfield around a car side-view mirror was performed using a commercial code; Gambit and FLUENT.
Nowadays, Unmanned Combat Air Vehicle(UCAV) has become an important aircraft system for the national defense. For its efficiency and survivability, shape optimization of UCAV is an essential part of its design process. In this paper, shape optimization of UCAV was processed for aerodynamic performance improvement and Radar Cross Section(RCS) reduction using Multi Objective Genetic Algorithm(MOGA). Lift and induced drag, friction drag, RCS were calculated using panel method, boundary layer theory, Physical Optics(PO) approximation respectively. In particular, calculation applied Radar Absorbing Material(RAM) was performed for the additional RCS reduction. Results are indicated that shape optimization is performed well for improving aerodynamic performance, reducing RCS. Further study will be performed with higher fidelity tools and consider other design segments including structure.
The new geometric disturbance is proposed to control the flow around the bluff body. The new geometry is characterized by the variable pitch which is applied on the Helically Elliptic Twisted (HET) cylinder. The performance of the HTE geometry as a biomimetic passive flow control was confirmed by Jung and Yoon (2014). The Large Eddy Simulation (LES) is used for the evaluation of the flow control performance of the Variable Pitch HTE (VPHTE) cylinder at Reynolds number (Re) of 3000 corresponding to the subcritical regime. The circular and HTE cylinders are also considered to compare the performance of the VPHTE cylinder at the same Re. The VPHTE cylinder gives the smallest values of the force coefficients than the circular and HTE cylinders. The drag and lift coefficients of the VPHTE cylinder are about 15.2% and 94.0% lower than those of the circular cylinder, respectively. Especially, the VPHTE cylinder achieves about 2.3% and 30.0% reduction of the drag coefficient and the root mean square of the lift coefficient than the HTE cylinder, respectively. Furthermore, The VPHTE cylinder forms more elongated and stabilized separated shear layer than the circular cylinder, which supports the reduction of the force coefficients.
A spike attached to a blunt nosed body significantly alters its flow field and influences the aerodynamic coefficients at hypersonic speed. The basic body is an axisymmetric, with a hemisphere nose followed by a cylindrical portion. Five different types of spikes, namely, conical aerospike, hemisphere aerospike, flat-face aerospike, hemisphere aerodisk and flat-face aerodisk are attached to the basic body in order to assess the aerodynamic characteristic. The spiked blunt body without the aerospike or aerodisk has been set to be a basic model. The coefficients of drag, lift and pitching moment were measured with and without blunt spike body for the length-to-diameter ratio (L/D) of 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0, at Mach 6 and angle of attack up to 8 degrees using a strain gauge balance. The measured forces and moment data are employed to determine the relative performance of the aerodynamic with respect to the basic model. A maximum of 77 percent drag reduction was achieved with hemisphere aerospike of L/D = 2.0. The comparison of aerodynamic coefficients between the basic model and the spiked blunt body reveals that the aerodynamic drag and pitching moment coefficients decrease with increasing the L/D ratio and angle of attack but the lift coefficient has increasing characteristics.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제17권3호
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pp.285-295
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2016
A contact strip shape of a high speed train pantograph system was optimized with CFD to increase the aerodynamic performance and stability of contact force, and the results were validated by a wind tunnel test. For design of the optimal contact strip shape, a Kriging model and genetic algorithm were used to ensure the global search of the optimal point and reduce the computational cost. To enhance the performance and robustness of the contact strip for high speed pantograph, the drag coefficient and the fluctuation of the lift coefficient along the angle of attack were selected as design objectives. Aerodynamic forces were measured by a load cell and HWA (Hot Wire Anemometer) was used to measure the Strouhal number of wake flow. PIV (Particle Image Velocimetry) was adopted to visualize the flow fields. The optimized contact strip shape was shown a lower drag with smaller fluctuation of vertical lift force than the general shaped contact strip. And the acoustic noise source strength of the optimized contact strip was also reduced. Finally, the reduction amount of drag and noise was assessed when the optimized contact strip was applied to three dimensional pantograph system.
The suppression of fluid force acting on a square prism near plane wall was studied by attaching fences on the corners of the prism. The height of the fence was 10% of the square width and the range of Reynolds number considered was Re=$2.0{\times}10^4$. The experimental parameters were the attaching position and numbers of fences, the space ratios G/B(G/B=0.1${\sim}$1.2) between prism and plane wall. The average drag coefficients were increased and the average lift coefficients were decreased and increased with the space ratios toward plane wall. The drag of the prism was reduced average 7.6% with the space ratios by attaching the normal fence at the rear and upper corner and the horizontal normal fence at the rear and lower corner on the prism. In this case, the separated flow at the front and upper corner was reattached on the upper side of the prism and the vortex streets between the prism and plane wall were appeared more slowly than that of prism without fences.
Lee, Seungbae;Jang, Sung-Wook;Chul H. Jo;Hong, Sung-Guen
Journal of Mechanical Science and Technology
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제15권4호
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pp.500-509
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2001
Offshore subsea pipelines must be stable against external loadings, which are mostly due to waves and currents. To determine the stability of a subsea pipeline on the seabed, the Morrison equation has been applied with prediction of inertia and drag forces. When the pipeline is placed in a trench, the force acting on it is reduced considerably. Therefore, to consider the stability of a pipeline in a trench, one must employ reduction factors. To investigate the stability of various trenches, we numerically simulated flows over various trenches and compared them with experimental data from PIV (Particle Image Velocimetry) measurements. The present results were produced ar Reynolds numbers ranging from 6$\times$10$^3$to 3$\times$10(sub)5 based on the diameter of the cylinder. Quasi-periodic flow patterns computed by large-eddy simulation were compared with experimental data in terms of mean flow characteristics fro typical trench configurations (W/H=1 and H/D=3, 4). The stability for various trench conditions was addressed in terms of mean amplitudes of oscillating lift and drag, and the reduction factor for each case was suggested for pipeline design.
Shiva, Kumar M.R;Srinath, R;Vigneshwar, K;Ravi, Kumar B
Wind and Structures
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제31권1호
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pp.15-20
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2020
The aircraft industry supports aviation by building aircraft and manufacturing aircraft parts for their maintenance. Fuel economization is one of the biggest concerns in the aircraft industry. The reduction in specific fuel consumption of aircraft can be achieved by a variety of means, simplest and more effective is the one to impose minor modifications in the aircraft main wing or the parts which are exposed to the air flow. This method can lead to a reduction in aerodynamic resistance offered by the air and have a smoother flight. The main objective of this study is to propose geometric design modifications on an existing aircraft wing which acts as a vortex generator and it can reduce the drag and increase lift to drag ratio, leading to lower fuel consumption. The NACA 2412 aircraft wing is modified and designed. Rigorous flow analysis is carried out using computational fluid dynamics based software Ansys Fluent. Results show that saw tooth modification to the main wing shows the best aerodynamic efficiency as compared to other modifications.
This article presents a study of the largest-ever (height = 220 m) cooling tower using the large eddy simulation (LES) method. Information about fluid fields around the tower and 3D aerodynamic time history in full construction process were obtained, and the wind pressure distribution along the entire tower predicted by the developed model was compared with standard curves and measured curves to validate the effectiveness of the simulating method. Based on that, average wind pressure distribution and characteristics of fluid fields in the construction process of ultra-large cooling tower were investigated. The characteristics of fluid fields in full construction process and their working principles were investigated based on wind speeds and vorticities under different construction conditions. Then, time domain characteristics of ultra-large cooling towers in full construction process, including fluctuating wind loads, extreme wind loads, lift and drag coefficients, and relationship of measuring points, were studied and fitting formula of extreme wind load as a function of height was developed based on the nonlinear least square method. Additionally, the frequency domain characteristics of wind loads on the constructing tower, including wind pressure power spectrum at typical measuring points, lift and drag power spectrum, circumferential correlations between typical measuring points, and vertical correlations of lift coefficient and drag coefficient, were analyzed. The results revealed that the random characteristics of fluctuating wind loads, as well as corresponding extreme wind pressure and power spectra curves, varied significantly and in real time with the height of the constructing tower. This study provides references for design of wind loads during construction period of ultra-large cooling towers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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