• Title/Summary/Keyword: Momentum theory

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수직 하강 비행 조건에서의 쿼드콥터 주위의 유동장 계측 (Measurement of the Flow Field Around a Quadcopter in Vertical Descending Flight)

  • 권민정;권기정
    • 한국항공우주학회지
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    • 제46권5호
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    • pp.359-367
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    • 2018
  • 회전익기가 하강 비행 시 발생하는 와류 고리 상태는 회전면 근처에 도넛 모양의 순환유동을 발생시키며, 추력 상실로 인한 기체의 추락을 유발한다. 본 논문에서는 무인 비행체의 종류 중 하나인 쿼드콥터의 와류 고리 상태에서의 유동장을 물리적으로 규명하였다. 한국항공우주연구원 1m 아음속 풍동에서 쿼드콥터의 하강 비행을 모사했으며, 유동장 계측을 위해 입자 영상 유속계(PIV)를 이용했다. 정지 비행 상태의 유도 속도를 운동량이론을 이용하여 추정하고, 이를 통해 와류 고리 상태를 유발할 수 있는 하강 속도의 범위에서 시험을 수행하였다. 또한 하강률에 따른 유동장 계측뿐만 아니라 프로펠러 간의 간격을 달리 주어서도 와류 고리의 발달 및 진행방향을 확인하였다. 더불어 본 연구 결과는 쿼드콥터 주변의 유속 측정을 통해서도 와류 고리 상태를 예측할 수 있다는 것을 보여준다.

탄성 다물체계 동역학을 기반으로 한 부유식 해상 풍력 발전기 타워의 구조 해석 (Structural Analysis of Floating Offshore Wind Turbine Tower Based on Flexible Multibody Dynamics)

  • 박광필;차주환;구남국;조아라;이규열
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권12호
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    • pp.1489-1495
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    • 2012
  • 본 논문에서는 부유식 플랫폼의 동적 거동을 고려하여 해상 풍력 발전기 타워의 구조 해석을 수행하였다. 풍력 발전기는 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브 그리고 3 개의 블레이드로 구성된다. 타워는 3 차원 빔 요소를 사용하여 탄성체로 모델링하여 탄성 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동 방정식을 구성하였다. 회전하는 블레이드에는 블레이드 요소 운동량 이론에 따라 계산된 공기역학적 힘이 적용되었고, 부유식 플랫폼에는 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘 그리고 계류력이 적용되었다. 타워의 구조 동역학적 거동을 수치적으로 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션 결과를 이용하여 굽힘 모멘트와 응력을 산출하고 허용치와 비교하였다.

강제환기식 돈사의 환기 효율성 분석을 위한 CFD 모델 개발 (Development of a CFD Model to Study Ventilation Efficiency of Mechanically Ventilated Pig House)

  • 서일환;이인복;홍세운;황현섭;;유재인;권경석;하태환;김현태
    • 한국농공학회논문집
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    • 제50권1호
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    • pp.25-37
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    • 2008
  • When livestock facilities in Korea have been changed larger and denser, rearing conditions have been getting worse and the productivity of animal production have been decreased. Especially in the cold season, the minimized ventilation has generally been operated to save energy cost in Korea resulting in very poor environmental condition and high mortality. While the stability, suitability, and uniformity of the rearing condition are the most important for high productivity, the ventilation configuration is the most important to improve the rearing condition seasonally. But, it is so difficult to analyze the internal air flow and the environmental factors by conducting only field experiment because the weather condition is very unpredictable and unstable as well as the structural specification can not be easily changed by the researchers considering cost and labor. Accordingly, an aerodynamic computer simulation was adopted to this study to overcome the weakness of conducting field experiment and study the aerodynamic itself. It has been supposed that the airflow is the main mechanism of heat, mass, and momentum transfers. To make the simulation model accurately and actually, simplified pig models were also developed. The accuracy of the CFD simulation model was enhanced by 4.4 % of errors compared with the data collected from field experiments. In this paper, using the verified CFD model, the CFD computed internal rearing condition of the mechanically ventilated pig house were analyzed quantitatively as well as qualitatively. Later, this developed model will be computed time-dependently to effectively analyze the seasonal ventilation efficiency more practically and extensively with tracer gas decay theory.

얕은 감세지내의 극한 세굴잠재능 예측 (Prediction of Ultimate Scour Potentials in a Shallow Plunge Pool)

  • 손광익
    • 물과 미래
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    • 제27권1호
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    • pp.123-131
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    • 1994
  • 댐 여수로(Spillway)나 파이프 암거(Pipe Culvert)로부터 방류되는 \ulcorner은 수공구조물 하류부의 에너지 감소 목적으로 사용되는 감세지내의 세굴을 유발하며 수공구조물의 기초부위까지 세굴이 진행되면 수공구조물의 구조적 안정성까지 위협하게 된다. 따라서 감세지내의 세굴을 예측하기 위한 많은 연구와 경험적 공식들이 발표되었으나 공식별 예측범위가 너무 넓어 감세지 설계에 적용할 수 있는 공식의 선정이 사실상 불가능하다. 본 연구는 세굴에 영향을 미치는 인자들을 분석할 수 있도록 사각형 감세지내에서 원형수중\ulcorner을 사용한 새로운 실험방법의 개발과 실험을 통해 \ulcorner의 크기와 하상물질의 크기비가 세굴을 지배하는 주요인자인 사실을 알아내고, 각종 세굴 지배인자와 침강지내의 \ulcorner확산 및 \ulcorner모멘텀 이론을 이용한 두 개의 \ulcorner확산 지역에 대하여 네가지의 반이론적 세굴 예측공식을 제시하였다.

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고등학교 가정과"가족" 영역에서의 양성평등 수업지도안 개발 (Development of Gender Equity Instruction in Home Economics for the domain of Family Life in High School.)

  • 왕석순
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.77-91
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    • 2000
  • This study was conducted with three objectives. First of all we tired to find a momentum to boost the value of home economics education as a fixture of the curriculum by analyzing the relation between gender equity education and Home Economics Education. On the other hand it suggests the need of gender equity education in Home Economics Education the related measures and some applicable course of study. And For the purpose of exemplification this study was developed gender equity instruction in Home Economics Education. The results are as follows: First the recent gender equity education in our education system can be interpreted as giving equal education opportunity and equal education objective. Therefore this kind of theory results in the education of Home Economics for both the male and female students. This results can be valued as boosting the availability of Home Economics Education and providing a stepping stone for Home Economics Education Development. Second the ultimate objective of Gender Equity Education is to cultivate a person to be equipped with Gender Equity concept and to implement the concept. Therefore Home Economics Education (Ministry of Education 1995) which has the ultimate objective of improving the quality of the individual and family life can be the most important curriculum for understanding the abstract concept of Gender Equity and providing various practical contents. Third the Gender Equity Education in Home Economics can be realized through the following measures:(1) The efforts to positively restructure the education contents after analysing and evaluating the education contents in terms of the Gender Equity concept. For the purpose of exemplification, this study was developed ‘Gender Equity Instruction in Home Economics Education. (2) The development and application of an interesting course of study for both the male an female students (3) Providing the proper teachers for the male students who want to choose Home Economics.

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CFD에 의한 1MW 수평축 풍력발전용 로터 설계 및 해석에 관한 연구 (A Study on the 1MW Horizontal Axis Wind Turbine Rotor Design and 3D Numerical Analysis by CFD)

  • 김범석;김유택;남청도;김진구;이영호
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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    • pp.396-401
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    • 2004
  • In this paper, a 1MW HAWT(FIL-1000) rotor blade has been designed by BEMT(Blade Element Momentum Theory) with Prandtl's tip loss. Also, a 3-D flow and performance analysis on the FIL-1000 rotor blade has been carried out by using the 3-D Navier-Stokes commercial solver (CFX-5.7) to provide more efficient design techniques to the large-scale HAWT engineers. The rated power and itsapproaching wind velocity at design point (TSR=7.5) are 1MW and 9.99m/s respectively. The rotor diameter is 54.5m and the rotating speed is 26.28rpm. Airfoils such as FFA W-301, DU91-W-250, DU93-W-210, NACA 63418, NACA 63415 consist of the rotor blade from hub to tip. Recent CFX version, 5.7 was adopted to simulate 3-D flow field and to analyze the performance characteristics of the rotor blade. Entire mesh node number is about 730,000 and it is generated by ICEM-CFD to achieve better mesh quality The predicted maximum power occurringat the design tip speed ratio is 931.45kW. Approaching to the root, the inflow angle becomes large, which causesthe blade to be stalled in the region. Therefore, k-$\omega$ SST turbulence model was used to predict the quantitative flow information more accurately. Application of commercial CFD code to optimum blade design and performance analysis was proved to be more effective environment to HAWT blade designers.

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멀티미디어 스트림의 QoS를 보장하는 통합형 파일시스템 (An Integrated File System for Guaranteeing the Quality of Service of Multimedia Stream)

  • 김태석;박경민;최정완;김두한;원유집;고건;박승민;김정기
    • 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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    • 제31권9호
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    • pp.527-535
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    • 2004
  • 통합형 파일시스템이 차세대 파일시스템으로 주목받으면서 디지털 셋톱박스나 스트리밍 서버에서 멀티미디어 서비스의 QoS를 보장함과 동시에 텍스트 기반의 웹 문서나 그림 파일 등의 입출력 요청을 처리하는 것이 중요한 이슈로 부각되고 있다 그러나 하나의 파일서버에서 다양한 요구사항을 지닌 입출력들을 동시에 처리해야 하는 경우, 입출력 요청들의 디스크 탐색시간을 최소화하는 것을 목표로 하는 기존의 파일시스템에서는 멀티미디어 스트림의 QoS를 만족할 수가 없다. 본 논문에서는 이처럼 다양한 입출력 요청이 혼재하는 통합형 환경에서 멀티미디어 스트림의 QoS를 보장하는 파일시스템 개발에 대해 논의하고자 한다. 먼저 다양한 응용프로그램들의 입출력 요청을 QoS 요구사항에 따라 크게 두 가지-주기적인 요청, 산발적인 요청-로 구분하고, 입출력 요청 처리 수준에서 주기적인 요청에 높은 우선순위를 부여함으로써 멀티미디어 스트림의 QoS를 보장하도록 하였다. 또한, 이러한 메커니즘을 리눅스 운영체제에 구현하여 그 성능과 효과를 검증하였다.

퍼지 신경망을 이용한 ATM망의 호 수락 제어 시스템의 설계 (Design of the Call Admission Control System of the ATM Networks Using the Fuzzy Neural Networks)

  • 유재택;김춘섭;김용우;김영한;이광형
    • 한국정보처리학회논문지
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    • 제4권8호
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    • pp.2070-2079
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    • 1997
  • 본 논문에서는 호 수락 제어 문제를 해결하기 위해 퍼지 논리 제어기의 장점과 신경망의 학습 능력을 이용한 ATM 망의 호 수락 제어 시스템을 제안하였다. ATM 망의 새로운 호는 현재 서비스 중인 호의 서비스 품질(QoS : quality of service)이 영향을 받지 않을 경우 망에 접속이 된다. 신경망 호 수락 제어 시스템은 입/출력 패턴의 학습으로 예측성 잇게 호 수락/거절을 하는 시스템이다. 본 논문의 퍼지 신경망 호 수락 제어 시스템에서는 학습 속도 개선을 위해 학습율과 모맨텀 상수에 퍼지 추론을 적용하였다. 이 시스템은 시뮬레이션을 통해 기존의 신경망 방법과 퍼지 신경망 방법에서의 학습 횟수 측정으로 제안 알고리즘의 우수성을 검증하였다. 시뮬레이션 결과 퍼지 학습 규칙에 근거한 퍼지 신경망 CAC(call admission control) 방식이 종래의 신경망 이론에 근거한 CAC 방식보다 학습 속도면에서 약 5배의 속도 향상이 있었다.

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실내감시정찰용 동축반전 헬리콥터형 미세비행체 설계 및 제작 (Design and Fabrication of Coaxial Rotorcraft-typed Micro Air Vehicle for Indoor Surveillance and Reconnaissance)

  • 변영섭;신동환;안진웅;송우진;김정;강범수
    • 한국정밀공학회지
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    • 제28권12호
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    • pp.1388-1396
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    • 2011
  • This paper is focused on the procedure of the development of a micro air vehicle which has vertical take-off and landing capability for indoor reconnaissance mission. Trade studies on mission feasibility led to the proposal of a coaxial rotorcraft configuration as the platform. The survey to provide a guide for preliminary design were conducted based on commercial off-the-shelf platform, and the rotor performance was estimated by the simple momentum theory. To determine the initial size of the micro air vehicle, the modified conventional fuel balance method was applied to adopt for electric powered vehicle, and the sizing problem was optimized with the sequential quadratic programming method using MATLAB. The designed rotor blades were fabricated with high strength carbon composite material and integrated with the platform. The developed coaxial rotorcraft micro air vehicle shows stable handling quality with manual flight test in indoor situation.

Performance of a 3D pendulum tuned mass damper in offshore wind turbines under multiple hazards and system variations

  • Sun, Chao;Jahangiri, Vahid;Sun, Hui
    • Smart Structures and Systems
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    • 제24권1호
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    • pp.53-65
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    • 2019
  • Misaligned wind-wave and seismic loading render offshore wind turbines suffering from excessive bi-directional vibration. However, most of existing research in this field focused on unidirectional vibration mitigation, which is insufficient for research and real application. Based on the authors' previous work (Sun and Jahangiri 2018), the present study uses a three dimensional pendulum tuned mass damper (3d-PTMD) to mitigate the nacelle structural response in the fore-aft and side-side directions under wind, wave and near-fault ground motions. An analytical model of the offshore wind turbine coupled with the 3d-PTMD is established wherein the interaction between the blades and the tower is modelled. Aerodynamic loading is computed using the Blade Element Momentum (BEM) method where the Prandtl's tip loss factor and the Glauert correction are considered. Wave loading is computed using Morison equation in collaboration with the strip theory. Performance of the 3d-PTMD is examined on a National Renewable Energy Lab (NREL) monopile 5 MW baseline wind turbine under misaligned wind-wave and near-fault ground motions. The robustness of the mitigation performance of the 3d-PTMD under system variations is studied. Dual linear TMDs are used for comparison. Research results show that the 3d-PTMD responds more rapidly and provides better mitigation of the bi-directional response caused by misaligned wind, wave and near-fault ground motions. Under system variations, the 3d-PTMD is found to be more robust than the dual linear TMDs to overcome the detuning effect. Moreover, the 3d-PTMD with a mass ratio of 2% can mitigate the short-term fatigue damage of the offshore wind turbine tower by up to 90%.