Numerical and experimental studies were performed to investigate the aerodynamic performance of a thin wing in close vicinity to the ground. The vortex lattice method (VLM) was utilized to simulate the wing in ground (WIG) effect, which included freely deforming wake elements. The numerical results acquired through the VLM were compared to the experimental results. The experiment entailed varying the ground clearance using the DHMTU (Department of Hydromechanics of the Marine Technical University of Saint Petersburg) wing and the WIG craft model in the wind tunnel. The aero-dynamic influence of the design parameters, such as angles of attack, aspect ratios, taper ratios, and sweep angles were studied and compared between the numerical and experimental results associated with the WIG craft. Both numerical and experimental results suggested that the endplate augments the WIG effect for a small ground clearance. In addition, the vortex lattice method simulated the wake deformation following the wing in the influence of the ground effect.
Kim, Tae-Ho;Kim, Heuy-Dong;Lee, Myeong-Ho;Shon, Myong-Hwan;Kashimura, Hideo
Proceedings of the KSME Conference
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2003.04a
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pp.1724-1729
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2003
A new ground transportation system is often simulated by the wing in ground effect(WIG). Recently, several kinds of experimental and computational studies are being carried out to investigate the WIG aerodynamic characteristics which are of practical importance to develop the new ground transportation vehicle system. These works are mainly based on conventional wind tunnel tests, but many problems associated with the WIG aerodynamic characteristics can not be satisfactorily resolved. In order to develop the new ground transportation vehicle system the WIG should be further investigated. To do this, it is necessary to develop a s imulator appropriate to the WIG aerodynamics. The objective of the present study is to clarify the aerodynamic characteristics of the WIG and to develop a new experimental test rig for the investigation of the WIG aerodynamics. Some preliminary experiments are performed to investigate the usefulness of the WIG simulator.
This present study provides the structural design and analysis of main wing, horizontal tail and control surface of a small scale WIG (Wing-in-Ground Effect) craft which has been developed as a future high speed maritime transportation system of Korea. Weight saving as well as structural stability could be achieved by using the skin.spar.foam sandwich and carbon/epoxy composite material. Through sequential design modifications and numerical structural analysis using commercial FEM code PATRAN/NASTRAN, the final design structural features to meet the final design goal such as the system target weight, structural safety and stability were obtained. In addition, joint structures such as insert bolts for joining the wing with the fuselage and lugs for joining the control surface to the wing were designed by considering easy assembling as well as more than 20 years service life.
The paper introduces the state-of-the art of WIG ship and application field of the CFD to WIG ship development. WIG ships are highly efficient and fast transport vehicles which take advantage of benefits of ground effect. Chapter 1 describes the characteristics of WIG ship. Chapter 2 reviews the research works of Russia, German, Chinese, Korea and etc. Chapter 3 explains the kind of WIG ship categorized by the main operational mode and take-off system. Chapter 4 describes about the application field of CFD to WIG ship development procedure.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.38
no.4
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pp.11-22
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2001
The interaction between forward mounted propeller and wing in ground effect, and its aerodynamic performance are analyzed by potential flow approximation. A Vortex Lattice Method(VLM) for the propeller analysis and a potential based panel method for the WIG are used together with an image method by assuming the free surface as a rigid wall. The interaction of propeller and wing in the proximity of the ground is taken into account by an iterative procedure where the boundary conditions are satisfied with the given convergence criteria. The program developed is first checked by comparing its numerical results with the experimental data and other numerical results for the propeller MP101-rudder MR21 system. Then, the propeller-WIG interaction and its performance versus ground clearance are investigated by changing parameters such as propeller position, diameter and speed of revolution. It is shown that the forward mounted propeller increases the lift forces of the wing and also enhances the height stability, depending on the design parameter. Therefore, the appropriate selection of the design parameter such as propeller diameter, revolution, the longitudinal and vertical position of propeller is necessary.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.2
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pp.282-296
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2014
In this paper, an iterative boundary element method (IBEM) was proposed to solve for a wing-in-ground (WIG) effect. IBEM is a fast and accurate method used in many different fields of engineering and in this work; it is applied to a fluid flow problem assessing a wing in ground proximity. The theory and the developed code are validated first with other methods and the obtained results with the proposed method are found to be encouraging. Then, time consumptions of the direct and iterative methods were contrasted to evaluate the efficiency of IBEM. It is found out that IBEM dominates direct BEM in terms of time consumption in all trials. The iterative method seems very useful for quick assessment of a wing in ground proximity condition. After all, a NACA6409 wing section in ground vicinity is solved with IBEM to evaluate the WIG effect.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.8
no.2
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pp.209-217
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2016
Unlike conventional airplane, a WIG craft experiences righting moment and adverse yaw moment in banked turning in ground effect. Numerical simulations are carried out to study the aerodynamics of banked wing in ground effect. Configurations of rectangular wing and delta wing are considered, and performance of endplates and ailerons during banking are also studied. The study shows that righting moment increase nonlinearly with heeling angle, and endplates enhance the righting. The asymmetric aerodynamic distribution along span of wing with heeling angle introduces adverse yaw moment. Heeling in ground effect with small ground clearance increases the vertical aerodynamic force and makes WIG craft climb. Deflections of ailerons introduce lift decrease and a light pitching motion. Delta wing shows advantage in banked turning for smaller righting moment and adverse yaw moment during banking.
Numerical simulations are made for the three-dimensional flow around a wing in ground effect craft haying the complex geometry. A numerical tool is developed for the primary design of hull and wing shape of practical Wing-In-Ground effect(WIG) stop. The finite-difference method is utilized to descretize the governing equations and pressure field is obtained by using Marker-And-Cell(MAC) method. The air and water flows are simultaneously simulated in the time-marching solution procedure for the Navier-Stokes equation. The porosity technique and the density function are devised for the implementation of the three-dimensional body-boundary and the free-surface conditions, respectively. In this paper, a craft is modeled simply by three blocks containing a wing mounted on a main body horizontally, with the endplate. The numerical calculations of a WIG advancing in a calm water are performed and the WIG-generated wave profiles are also obtained. In the final paper, details of the numerical methods employed for the present study and calculated results are discussed.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.48
no.5
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pp.381-389
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2011
In this study, we are focusing our attention on lift characteristics of the low aspect wings for Wing-In Ground effect crafts (WIG). Experimental measurements at an open-type wind tunnel are carried out and results are comparatively presented. In order to simulate the realistic ground condition in where the WIG craft is flying, moving ground is implemented by a conveyor belt rotating with the same velocity of the inflow. We consider two different wings (NACA0012 and DHMTU section) which have four different aspect ratios (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0). Forces acting on the wings are measured and lift characteristics are elaborately investigated for various different conditions. In addition, end-plate effects are estimated. Results are validated by comparing with theoretic solutions of the symmetric airfoil. Present results show that ground effects are differently generated in moving or fixed ground conditions, and hence left characteristics are affected by the ground condition. Consequently, accurate aerodynamic forces acting on the WIG craft are guaranteed in a realistic moving ground condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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