• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권6호
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• pp.995-1006
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• 2015

Underwater glider, as a new kind of autonomous underwater vehicles, has many merits such as long-range, extended-duration and low costs. The shape of underwater glider is an important factor in determining the hydrodynamic efficiency. In this paper, a high lift to drag ratio configuration, the Blended-Wing-Body (BWB), is used to design a small civilian under water glider. In the parametric geometric model of the BWB underwater glider, the planform is defined with Bezier curve and linear line, and the section is defined with symmetrical airfoil NACA 0012. Computational investigations are carried out to study the hydrodynamic performance of the glider using the commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) code Fluent. The Kriging-based genetic algorithm, called Efficient Global Optimization (EGO), is applied to hydrodynamic design optimization. The result demonstrates that the BWB underwater glider has excellent hydrodynamic performance, and the lift to drag ratio of initial design is increased by 7% in the EGO process.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권10호
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• pp.809-819
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• 2020

본 논문에서는 전익기형 무인기의 비행 안정성 확보를 위한 날개 평면형상 및 비틀림 각을 포함하는 형상최적화 연구를 수행하였다. 전익기는 독립된 동체와 꼬리날개가 없어 공력특성과 스텔스 성능에 장점이 있는 반면, 정적 여유 및 비행 안정성 확보가 어렵다. 본 연구에서는 가로 안정성 개선을 위하여 비틀림 각과 후퇴각을 최적화 하였으며, 세로 안정성은 정적 여유와 날개 평면형상을 최적화 하여 향상시키고자 하였다. 비틀림 각의 영향은 윙렛이 장착된 형상과 비틀림 각이 있는 형상의 안정성을 비교하여 확인하였다. 최적화 문제구성에는 안정성 개선에 초점을 두어 제약조건을 수립하고 목적함수와 설계 변수를 설정하였으며, 설정된 설계 변수에 대하여 Sobol 방법을 이용해 민감도 해석을 수행하였다. 공력해석 및 안정성 해석에는 AVL이 사용되었으며, 최적화 방법으로는 SQP를 사용하였다. 최적화 결과 형상에 대한 CFD 해석 및 동안정성 시뮬레이션을 통해 비틀림 각이 윙렛을 대신하여 전익기의 스텔스 성능 향상뿐만 아니라 비행안정성 개선에도 적용될 수 있음을 검증하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제8권1호
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• pp.95-104
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• 2007

A new design approach of complex geometries such as wing/body configuration is arranged by using overset mesh techniques under large scale computing environment. For an in-depth study of the flow physics and highly accurate design, several special overlapped structured blocks such as collar grid, tip-cap grid, and etc. which are commonly used in refined drag prediction are adopted to consider the applicability of the present design tools to practical problems. Various pre- and post-processing techniques for overset flow analysis and sensitivity analysis are devised or implemented to resolve overset mesh techniques into the design optimization problem based on Gradient Based Optimization Method (GBOM). In the pre-processing, the convergence characteristics of the flow solver and sensitivity analysis are improved by overlap optimization method. Moreover, a new post-processing method, Spline-Boundary Intersecting Grid (S-BIG) scheme, is proposed by considering the ratio of cell area for more refined prediction of aerodynamic coefficients and efficient evaluation of their sensitivities under parallel computing environment. With respect to the sensitivity analysis, discrete adjoint formulations for overset boundary conditions are derived by a full hand-differentiation. A smooth geometric modification on the overlapped surface boundaries and evaluation of grid sensitivities can be performed by mapping from planform coordinate to the surface meshes with Hicks-Henne function. Careful design works for the drag minimization problems of a transonic wing and a wing/body configuration are performed by using the newly-developed and -applied overset mesh techniques. The results from design applications demonstrate the capability of the present design approach successfully.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.20-27
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• 2002

항공기의 설계는 공력, 구조, 조정성등 여러 가지 단위 기술들을 모두 고려하여야 하며, 성능의 향상을 위해서는 각각의 단위 기술들이 보다 정확해야하며, 단위 기술들의 상호작용이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 이런 단위 기술 중 항공기 성능에 가장 중요한 영향을 주는 공력과 구조를 전산유체역학(CFD)기법과 유한요소법(FEM)을 사용하여 보다 정확히 해석하고자 하였으며, 설계의 안전성을 위해 공력과 구조의 상호작용인 공탄성 효과를 고려하였다. 최적화 알고리즘으로는 전역최적해를 구하기 위해 유전 알고리즘의 일종인 PBIL 알고리즘을 사용하였으며, PBIL 알고리즘 자체를 병렬화하여 과도한 계산 시간을 줄이고자 하였다. 현재의 설계방법의 정확성과 효율성을 검증하기 위해 주어진 항공기 날개에 대하여 설계를 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권2호
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• pp.99-104
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• 2008

본 연구에서는 신경망에 기반한 불확실성 모델을 이용하여 전투기 날개 형상의 강건 최적 설계를 수행하였다. 불확실성 모델을 구축하기 위하여 공력성능과 이들의 민감도 정보를 중심합성법으로 선정된 실험점에서 구하였으며, 이 때 3차원 오일러 방정식과 adjoint변수방법이 사용되었다. 또한 비선형성 모사능력이 뛰어난 신경망모델을 이용함으로써 공력성능계수의 민감도 정보를 효율적이고 정확하게 예측하는 것이 가능하였다. 이와 같은 방법으로 구하여진 강건 최적 설계 결과로부터, 불확실성 모델의 변동과 신뢰도 수준의 변화가 증가할수록 목적함수 및 제약조건에 대한 강건성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.9-17
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• 2005

헬리콥터 초기 설계 단계에서는 형상 변화에 따른 공력 성능 변화를 예측하여 최적의 형상을 결정한다. 덮개꼬리로터에서는 공력성능 개선을 위해 블레이드와 덮개사이의 끝단간극, 블레이드 평면형, 그리고 블레이드 배치의 최적화가 필요하다. 본 연구에서는 비정렬 격자에 기초한 비점성 압축성 로터 유동 해석 코드를 이용하여 설계 초기 기본형상의 덮개꼬리로터에 대해 끝단간극, 블레이드 평면형, 그리고 블레이드 배치 등의 형상변화에 따른 공력 성능을 예측하고 그 특성을 파악하였다.