• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권5호
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• pp.776-783
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• 2003

A low speed wind tunnel test was conducted for full-scale model of an unmanned aerial vehicle (UAV) in Korea Aerospace Research Institute (KARI) Low Speed Wind Tunnel(LSWT). The purpose of the presented paper is to illustrate the general aerodynamic and performance characteristics of the UAV that was designed and fabricated in KARI. Since the testing conditions were represented minor portions of the load-range of the external balance system, the repeatability tests were performed at various model configurations to confirm the reliability of measurements. Variations of drag-polar by adding model components such as tails, landing gear and test boom are shown, and longitudinal and lateral aerodynamic characteristics after changing control surfaces such as aileron, flap, elevator and rudder are also presented. To explore aerodynamic characteristics of an UAV with model components build-up and control surface deflections, lift curve slope, pitching moment variation with lift coefficients and drag-polar are examined. The discussed results might be useful to understand the general aerodynamic characteristics and drag pattern for the given UAV configuration.

• Wind and Structures
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• 제27권5호
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• pp.293-309
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• 2018

The prediction of multimode flutter relies, to a larger extent than bimodal flutter, on accurate modeling of the self-excited forces since it is challenging to perform experimental validation by using aeroelastic tests for a multimode case. This paper sheds some light on the accuracy of predicted self-excited forces by comparing numerical predictions of self-excited forces with measured forces from wind tunnel tests considering the flutter vibration mode. The critical velocity and the corresponding flutter vibration mode of the Hardanger Bridge are first determined using the classical multimode approach. Then, a section model of the bridge is forced to undergo a motion corresponding to the flutter vibration mode at selected points along the bridge, during which the forces that act upon it are measured. The measured self-excited forces are compared with numerical predictions to assess the uncertainty involved in the modeling. The self-excited lift and pitching moment are captured in an excellent manner by the aerodynamic derivatives. The self-excited drag force is, on the other hand, not well represented since second-order effects dominate. However, the self-excited drag force is very small for the cross-section considered, making its influence on the critical velocity marginal. The self-excited drag force can, however, be of higher importance for other cross-sections.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제8권1호
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• pp.53-67
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• 2021

The increasing interest in the exploration of Mars stimulated the authors to study aerodynamic problems linked to space vehicles. The aim of this paper is to evaluate the aerodynamic effects of a flapped wing in collaborating with parachutes and retro-rockets to reduce velocity and with thrusters to control the spacecraft attitude. 3-D computations on a preliminary configuration of a blunt-cylinder, provided with flapped fins, quantified the beneficial influence of the fins. The present paper is focused on Aerodynamics of a wing section (NACA-0010) provided with a trailing edge flap. The influence of the flap deflection was evaluated by the increments of aerodynamic force and leading edge pitching moment coefficients with respect to the coefficients in clean configuration. The study was carried out by means of two Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) codes (DS2V/3V solving 2-D/3-D flow fields, respectively). A DSMC code is indispensable to simulate complex flow fields on a wing generated by Shock Wave-Shock Wave Interaction (SWSWI) due to the flap deflection. The flap angle has to be a compromise between the aerodynamic effectiveness and the increases of aerodynamic load and heat flux on the wing section lower surface.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권2호
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• pp.70-80
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• 2016

The comparison of two commercial codes(FLUENT and STAR-CCM+) and an open-source code(OpenFOAM) are carried out for the aerodynamic analysis of flight vehicles at low speeds. Tailless blended-wing-body UCAV, main wing and propeller of HALE UAV(EAV-3) are chosen as geometries for the investigation. Using the same mesh, incompressible flow simulations are carried out and the results from three different codes are compared. In the linear region, the maximum difference of lift and drag coefficients of UCAV are found to be less than 2% and 5 counts, respectively and shows good agreement with wind tunnel test data. In a stall region, however, the reliability of RANS simulation is found to become poor and the uncertainty according to code also increases. The effect of turbulence models and meshes generated from different tools are also examined. The transition model yields better results in terms of drag which are much closer to the test data. The pitching moment is confirmed to be sensitive to the existence and the location of transition. For the case of EAV-3 wing, the difference of results with ${\kappa}-{\omega}$ SST model is increased when Reynolds number becomes low. The results for the propeller show good agreement within 1% difference of thrust. The reliability and uncertainty of three codes is found to be reasonable for the purpose of engineering use. However, the physical validity and reliability of results seem to be carefully examined when ${\kappa}-{\omega}$ SST model is used for aerodynamic simulation at low speeds or low Reynolds number conditions.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.18-27
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• 2005

세로 정안정성이 우수한 지면효과익기 익형을 최적설계하였다. NURBS 형상함수를 사용하여 형상을 설계하고 Navier-Stokes 해석을 통해 공력특성을 해석하였으며, 반응표면법을 사용하여 최적화하였다. 수치계산 효율성을 증대하고 상용 설계/해석 코드 기반의 자동화된 최적화를 위하여 네트워크 분산환경을 구현한 설계최적화 프레임워크를 사용하였다. 양력 최대화 설계 결과로서 기존의 DHMTU 익형과 유사한 안정성 특성을 가지며 양력특성이 개선된 익형을 얻었으며, 강화된 전방하중 특성과 후방의 반전된 캠버선이 특징적으로 나타났다. 이수 중의 피칭모멘트 변화폭이 감소된 익형도 설계하였으며, 전방하중 경향이 약화되고 양력도 약간 감소한 것으로 나타났다. 기존의 포텐셜 유동에 기반한 설계최적화 결과와 비교함으로써 실용적이며 실제로 구현 가능한 공력특성의 개선을 위해서는 반드시 점성을 고려해서 설계를 해야하며 다양한 익형을 생성시킬 수 있는 형상설계 기능의 중요성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권10호
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• pp.882-887
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• 2012

본 논문은 한국 최초 국산 비행기라 할 수 있는 부활호의 개량 복원을 위하여 부활호 비행기의 공력특성을 연구한 것이다. 공력특성의 예측은 전산유체역학과 풍동시험기법을 적용하였다. 부활호의 기본 형상에 대하여 공력특성을 예측하고 비행기의 자세변화와 조종면 변위각에 따른 공력을 구하였다. 플랩과 엘리베이터의 변위각과 받음각의 변화에 따른 양력, 항력 및 피칭모멘트의 변화를 분석하였고, 에일러론과 러더의 변위각과 옆 미끄럼각의 변화에 따른 측력, 요잉모멘트 및 롤링모멘트의 변화를 분석하여 비행 안정성 및 특성에 대하여 논하였다. 연구 결과 부활호의 공력 특성이 CFD와 풍동시험에서 의미있는 유사한 결과를 얻었으며, 이에 따른 비행시험에서 원활하게 증명이 되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권8호
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• pp.728-733
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• 2008

경계요소법을 이용하여 비평면 지면 위를 움직이는 공압부양 고속 지상운송체의 비정상 공력해석을 수행하였다. 비정상 공력해석을 위하여 시간전진법과 이에 연계한 자유후류를 도입하였다. 공압부양 고속 지상운송체가 채널 내를 움직일 때, 채널에 갇힌 공기에 의해 지면효과가 증가하여 운송체의 양력계수와 피칭모멘트 계수가 더욱 증가한다. 즉, 채널과 같은 비평면 지면은 운송체의 종방향 불안정성을 증가시킨다. 반면, 채널과 같은 비평면 지면에 의한 양력상승이 운송체 탠덤날개의 왼쪽과 오른쪽에 동일하게 발생하기 때문에 채널과 같은 비평면 지면효과가 운송체의 횡방향 안정성에 미치는 영향은 크지 않다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.9-25
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• 1994

In the present study, the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations, together with the equations of the $k-{\varepsilon}$ model of turbulence, were solved numerically in a general body-fitted coordinate system for three-dimensional turbulent flows around the six basic shapes of the magnetically levitated train(MAGLEV). The numerical computations were conducted on the MAGLEV model configurations to provide information on shapes of this type very near the elevated track at a constant Reynolds number of $1.48{\times}10^{6}$ based on the body length. The coordinate system was generated by numerically solving a set of Poisson equations. The convective transport equations were discretized using the finite-analytic scheme which employed analytic solutions of the locally-linearized equations. A time marching algorithm was employed to enable future extensions to be made to handle unsteady and fully-elliptic problems. The pressure-velocity coupling was treated with the SIMPLER-algorithm. Of particular interests were wall effect by the elevated track on the aerodynamic forces and flow characteristics of the six models calculated. The results indicated that the half-circle configuration with extended sides and with smooth curvature of sides was desirable because of the low aerodynamic forces and pitching moment. And it was found that the separation bubble was occured at wake region in near the elevated track.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권1호
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• pp.59-66
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• 2014

프로펠러 추진 항공기의 경우, 프로펠러 power-on 효과는 항공기의 비행성능 및 조종안 정성에 직간접적으로 커다란 영향을 미친다. 본 연구에서는 CFD 기반의 multiple reference frame과 sliding mesh model을 이용하여 power-on 효과가 항공기의 공력특성에 미치는 영향을 해석하였다. 프로펠러 power-on 효과에 의해 양력이 미소하게 증가하고 최대양력이 증가되며 실속이 지연된다. 반면, 프로펠러 power-on 효과에 의해 항력이 크게 증가하여 양항비가 감소된다. 또한, 프로펠러 power-on 효과에 의해 기수내림 피칭 모멘트가 감소하여 종방향 정안정성이 감소된다. 본 연구를 통해 획득한 프로펠러 power-on 해석결과는 항공기 성능 및 조종안정성 해석에 중요한 자료로 활용되어 추진식 프로펠러 항공기 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권3호
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• pp.187-194
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• 2020

본 연구에서는 고도에 따른 간섭 유동과 공력특성을 파악하고, 측추력 제트에 사용된 기체의 종류에 따라 다화학종 가스제트의 확산을 고려한 유동해석을 수행하였다. 공기제트에 비해서 임의로 가정한 다화학종 가스 제트를 사용하는 경우 충격파의 위치와 제트의 확산 영역이 동체전방으로 이동한다. 이로 인해 표면의 고압영역이 앞으로 나가며 같은 조건에서 보다 높은 피칭 모멘트를 갖는다. 또한 고온효과의 적용에 따라 압력분포 예측에 차이를 보였다. 그리고 저고도의 측추력제트 유동 구조와 비교했을 때 중고도 유동조건에서 주변 대기의 낮은 밀도로 측추력 제트의 두께가 더 크며, 넓은 영역에 걸쳐 확산된다.