The aerodynamic drag of high-speed train has been calculated and the effect of bogie side fairing on the aerodynamic drag has been investigated. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation based on steady-state 3 dimensional Navier-Stokes equation has been conducted employing FLUENT 12 and the aerodynamic model of HEMU-430x, the Korean next generation high-speed train under development has been built using GAMBIT 2.4.6. Three types of bogie side fairing configuration, the proto-type without fairing, half-covered fairing to avoid the interference with the bogie frame and full-covered fairing have been adopted to the train model to compare the drag reduction effects of the bogie side fairing configurations and the numerical results yields that the bogie side fairing can reduce the aerodynamic drag of the 6-car trainset up to 7.8%. The aerodynamic drag coefficient of each vehicle as well as the flow structures around the bogie system have also been examined to analyze the reason and mechanism of the drag reduction by bogie side fairing.
Launch vehicles are exposed to aerodynamic heating conditions while flying at high Mach numbers in the atmosphere. In this study aerodynamic heating test for fairing nose-cone was done using ATSF(Aerodynamic Thermal Simulation Facility) and Engineering Model for fairing. ATSF is a facility that can simulate given temperature profile using about 4,000 halogen heaters on fairing model. Aerodynamic heating profile is got from result of thermal analysis using MINIVER, Thermal Desktop and SINDA/FLUINT. After aerodynamic heat test, it is found that initial temperature of fairing inner surface and thickness of BMS has important effects on temperature of fairing inner surface. Also it is confirmed that maximum temperature of fairing nose-cone inner surface during flight is lower than allowable temperature limit. Later, thermal correlation between thermal analysis and experimental results will be done using aerodynamic heating test result
In reverse engineering, existing products are digitized fur the computer modeling. Using the digitized data, surfaces are modeled for new products. However, in the digitizing process measuring errors or deviations can be happened often in practice. Thus, it is important to adjust such errors or deviations during the computer modeling. To adjust the errors, fairing of the modeled surfaces is performed. In this paper, we present a surface fairing algorithm based on various fairness metrics. Fairness metrics can be discrete. We adopt discrete metrics for fairing given 3D point set. The fairness metrics include discrete principal curvatures. In this paper, automatic fairing process is proposed for fairing given 3D point sets for surfaces. The process uses various fairness criteria so that it is adequate to adopt designers'intents.
KARI is developing a satellite launch vehicle that is called KSLV(Korea Space Launch Vehicle)-I. During the flight, launch vehicles are exposed to aerodynamic heating conditions while flying at high Mach numbers in the atmosphere. KARI constructed Aerodynamic Thermal Simulation Facility to simulate aerodynamic heating on the ground. ATSF is a facility that can simulate given temperature profile using about 4,000 halogen heaters on fairing model. Aerodynamic heating profile is got from result of thermal analysis using MINIVER, Thermal Desktop, and SINDA/FLUINT. Aerodynamic heating test of fairing of KSLV-I was done using engineering model of payload fairing and Aerodynamic Thermal Simulation Facility. It was found that thermal analytic results show good agreement with aerodynamic heating test results within 6$^{\circ}$C at fairing inner surface. Also it was confirmed that maximum temperature of fairing nose-cone inner surface during flight is lower than allowable temperature limit.
The fairing of the launch vehicles has a role of protecting the spacecraft from outer thermal, acoustical, and mechanical loads during flight. Among them, the thermal load is analyzed in the present study. The ascent thermal analyses include aerodynamic heating rate on every point of the fairing, heat transfer through the fairing and spacecraft, and the final temperature during ascent flight phase. A design code based on theoretical/experimental database is applied to calculate the aerodynamic heating rate, and a thermal math program, SINDA/Fluint, is considered for conductive heat transfer of the fairing. The results show that the present design satisfies the allowing temperature of the structure. Another important thermal problem, pyro explosive fairing separation device, is calculated because the pyro system is very sensitive to the temperature. The results also satisfies the pyro thermal condition.
In this paper a new technique of inverse fairing problem for ship hull is proposed. Recently Lu solved the inverse fairing problem for automobile's body that was made by one surface element. In this system however hull surface is constructed by Gregory's composite surface interpolation method. So reflection line at boundary position is used as a tool of solving inverse problem in surface fairing. But the results are not good. The new concepts of Normal vector line and Constrained reflection line are introduced as an alternative tool. Energy minimization method for Normal Vector Line curve net and the inverse method for Constrained Reflection Line by using optimization technique are examined And the final lines from this proposed surface fairing method shows good fairness.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권2호
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pp.127-134
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2017
Vortex Induced Vibration (VIV) is a typical flow-structure interference phenomenon which causes an unsteady flow pattern due to vortex shedding at or near the structure's natural frequency leading to resonant vibrations. VIV may cause premature fatigue failure of marine risers and pipelines. A test model was carried out to investigate the role of a stationary fairing by varying the caudal horn angle to suppress riser VIV taking into account the effect of wake interference. The test results show significant reduction of VIV for risers disposed in tandem and side-by-side. In general, fairing with a caudal horn of $45^{\circ}$ and $60^{\circ}$ are efficient in quelling VIV in risers. The results also reveal fairing can reduce the drag load of risers arranged side-by-side. For the tandem configuration, a fairing can reduce the drag load of an upstream riser, but will enlarge the drag force of the downstream riser.
Hanger in a rail-launched missile protrudes in general and causes to increase significant drag force. One method to avoid the significant increase of drag force is to apply fairings on the hanger. In this paper, sloping shaped fairing parameters of height, width, and length are optimized to minimize the drag force under subsonic speed region by examining three configurations of fairings : front-fairing only, rear-faring only, and the both front and rear fairing. We use Latin Hypercube Sampling method to determine the experimental points, and computational fluid dynamics with incompressible RANS solver was applied to acquire the data at sampling points. Then, we construct a meta model by kriging method. We find the best choice among three configurations examined : both front and rear fairing reduce the drag force by 63 % without the constraint of fairing mass, and front fairing reduced the drag force by 52 % with the constraint of hanger mass.
페어링은 상용차가 주행 시 전면부에서 발생하는 유동박리의 저항을 제어하여 상용차 공기 저항력을 감소시키는 장치이다. 본 연구에서는 랭킨 반체 이론을 적용하여 3D페어링 형상을 설계하고 공력 해석을 통해 설계 결과를 검증하였다. 그리고 페어링의 구조적 안전성을 위해 상용차 과속조건과 돌풍 조건을 함께 고려하여 공력하중을 도출하였다. 이러한 공력 해석 결과를 기반으로 유리섬유/에폭시 복합재료를 적용하여 안전계수 3을 만족하는 페어링 구조 설계를 수행하였다. 최종 본 연구에서 가장 경량화된 페어링의 구조 해석을 수행하여 구조 안전성이 확인되었다.
Three noded plate and shell finite element and 3D beam element in conjunction with Lanczos method are used for studying the effect of boat tail angle on the free vibration characteristics of a typical payload fairing for three different cylinder diameters with height to diameter ratio 1.5. Configurations without boat tail structural member are also studied. One half of the one side fairing structure is considered for the analysis and symmetric boundary conditions are used.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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