• Wind and Structures
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• 제23권6호
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• pp.559-575
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• 2016

In order to investigate the influence of different blade positions on aerodynamic load and wind loads and load-effects of large scale wind turbine tower under the halt state, we take a certain 3 MW large scale horizontal axis three-blade wind turbine as the example for analysis. First of all, numerical simulation was conducted for wind turbine flow field and aerodynamic characteristics under different halt states (8 calculating conditions in total) based on LES (large eddy simulation) method. The influence of different halt states on the average and fluctuating wind pressure coefficients of turbine tower surface, total lift force and resistance coefficient, circular flow and wake flow characteristics was compared and analysed. Then on this basis, the time-domain analysis of wind loads and load-effects was performed for the wind turbine tower structure under different halt states by making use of the finite element method. The main conclusions of this paper are as follows: The halt positions of wind blade could have a big impact on tower circular flow and aerodynamic distribution, in which Condition 5 is the most unfavourable while Condition 1 is the most beneficial condition. The wind loads and load-effects of disturbed region of tower is obviously affected by different halt positions of wind blades, especially the large fluctuating displacement mean square deviation at both windward and leeward sides, among which the maximum response occurs in $350^{\circ}$ to the tower top under Condition 8; the maximum bending moment of tower bottom occurs in $330^{\circ}$ under Condition 2. The extreme displacement of blade top all exceeds 2.5 m under Condition 5, and the maximum value of windward displacement response for the tip of Blade 3 under Condition 8 could reach 3.35 m. All these results indicate that the influence of halt positions of different blades should be taken into consideration carefully when making wind-resistance design for large scale wind turbine tower.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권5호
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• pp.368-375
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• 2018

본 연구에서는 부유식 플랫폼의 6자유도 방향으로의 주기 운동이 로터 공력 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 부유식 해상 풍력터빈에 대한 공력 해석이 수행되었다. 수치 해석을 위해 블레이드 요소 운동량 방법을 이용하였으며, 유동 박리와 후류 영향에 의한 비정상 공력 효과를 포착하기 위해 인디셜 응답 방법에 기반한 동적 실속 모델을 이용하였다. 로터에 의해 유도되는 내리 흐름은 운동량 이론과 난류 후류 상태에 대한 경험적 모델을 연계하여 계산하였다. heave, sway, surge 방향으로의 병진 운동과 roll, pitch, yaw 방향으로의 회전 운동을 포함한 플랫폼 주기 운동을 고려하였으며, 각각의 모션은 사인함수 형태로 적용되었다. 수치해석을 위한 대상 풍력터빈으로는 NREL 5MW 풍력터빈이 사용되었다. 해석 결과로부터 세 방향 병진 운동 모드 중, surge 운동 시 로터 공력 변화가 상대적으로 크게 나타났으며, 회전 운동 모드의 경우, pitch 운동에 의해 로터 공력이 크게 변화됨을 확인할 수 있었다.

• Wind and Structures
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• 제28권2호
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• pp.71-87
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• 2019

The yaw and interference effects of blades affect aerodynamic performance of large wind turbine system significantly, thus influencing wind-induced response and stability performance of the tower-blade system. In this study, the 5MW wind turbine which was developed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA) was chosen as the research object. Large eddy simulation on flow field and aerodynamics of its wind turbine system with different yaw angles($0^{\circ}$, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$) under the most unfavorable blade position was carried out. Results were compared with codes and measurement results at home and abroad, which verified validity of large eddy simulation. On this basis, effects of yaw angle on average wind pressure, fluctuating wind pressure, lift coefficient, resistance coefficient,streaming and wake characteristics on different interference zone of tower of wind turbine were analyzed. Next, the blade-cabin-tower-foundation integrated coupling model of the large wind turbine was constructed based on finite element method. Dynamic characteristics, wind-induced response and stability performance of the wind turbine structural system under different yaw angle were analyzed systematically. Research results demonstrate that with the increase of yaw angle, the maximum negative pressure and extreme negative pressure of the significant interference zone of the tower present a V-shaped variation trend, whereas the layer resistance coefficient increases gradually. By contrast, the maximum negative pressure, extreme negative pressure and layer resistance coefficient of the non-interference zone remain basically same. Effects of streaming and wake weaken gradually. When the yaw angle increases to $45^{\circ}$, aerodynamic force of the tower is close with that when there's no blade yaw and interference. As the height of significant interference zone increases, layer resistance coefficient decreases firstly and then increases under different yaw angles. Maximum means and mean square error (MSE) of radial displacement under different yaw angles all occur at circumferential $0^{\circ}$ and $180^{\circ}$ of the tower. The maximum bending moment at tower bottom is at circumferential $20^{\circ}$. When the yaw angle is $0^{\circ}$, the maximum downwind displacement responses of different blades are higher than 2.7 m. With the increase of yaw angle, MSEs of radial displacement at tower top, downwind displacement of blades, internal force at blade roots all decrease gradually, while the critical wind speed decreases firstly and then increases and finally decreases. The comprehensive analysis shows that the worst aerodynamic performance and wind-induced response of the wind turbine system are achieved when the yaw angle is $0^{\circ}$, whereas the worst stability performance and ultimate bearing capacity are achieved when the yaw angle is $45^{\circ}$.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권9호
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• pp.599-608
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• 2022

로터 시스템을 사용하는 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)는 이착륙 시 버티포트(Vertiport)에서 지면 효과를 경험하게 된다. UAM의 안전한 운용을 위해서는 지면 효과가 비행체의 공력성능에 미치는 영향성이 선행적으로 분석되어야 한다. 본 연구에서는 Lattice Boltzmann Method (LBM)를 적용하여지면 효과가 동축 반전 프로펠러를 장착한 쿼드콥터 형상 전기동력 수직이착륙기 전기체의 공력성능 및 후류 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 동축 반전 프로펠러 시스템의 상하부 프로펠러에서 지면 효과 영향성은 상이하게 관찰되었다. 지면과의 이격 거리가 변화하더라도 상부 프로펠러의 성능에는 큰 변화가 없었지만, 지면과 가까워질수록 하부 프로펠러에서는 평균 추력과 토크 값이 크게 증가하였다. 또한 이격 거리가 감소함에 따라 추력 변동의 진폭이 증가하는 경향성이 나타났다. 지면 효과에 의해 프로펠러 후류는 하류 방향으로 충분히 전파되지 못하고 지면을 따라 발달한 Outwash 흐름에 의해 확산되었다. 프로펠러 시스템 사이에서 지면 확산 유동이 충돌하는 분수 와류(Fountain Vortex)의 형성을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권6호
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• pp.610-616
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• 2012

세계는 지금 본격적인 에너지 기후시대로 도래했으며 녹색성장을 이끌 강력한 에너지 정책이 선진국가 진입의 초석으로 신재생에너지를 활용하여 미래의 에너지 자원으로 동력화하는 것이 21세기 에너지 수요를 충족시키는 개발 목표가 되고 있다. 최근 신재생에너지 개발의 필요성에 따라 해양에너지가 주목을 받고 있다. 해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 이에 따라 각 해역에 적합한 조류에너지 변환장치의 개발이 매우 필요하다. 본 연구에서는 조류발전용 터빈에 작용하는 유입각, 해저면 효과 및 공동현상 발생에 따른 효율의 변화를 후류유동특성을 통해 파악하였다. 계산 조건하에서 해저면 효과에 의한 효율저하는 크게 나타나지 않았고, 유입각은 10도 이상부터 효율 저하가 나타났고 45도에서는 출력계수가 7 % 낮게 계산되었다. 유입속도가 증가할수록 토크와 출력계수가 증가하였으나, 공동현상이 발생하는 3 m/s이상부터 오히려 출력저하가 나타났다. 또한 유동특성의 고찰을 통해 유입각이 크고 공동현상이 나타날수록 출력감소의 원인이 됨을 확인하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 전기공동학술대회 논문집
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• pp.233-233
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• 2011

동 연구는 한국 남해안에 시설된 인공어초 주위의 퇴적과 세굴의 특성을 기술한 것이다. 퇴적과 세굴 특성 조사는 2007년 4월에 137개가 시설된 사각형어초의 1단지에서 수행되었다. 사각형어초의 1개의 체적은 8 $m^3$ ($2{\times}2{\times}2$ m)이다. 조사된 사각형어초단지는 1999년 11월에 수심 21.6 m의 사니질에 시설하였다. 연구에 사용된 주요 장비는 Side Scan Sonar, Multi Beam Echo Sounder, Sub-Bottom Profiler, Water Current meter 등 이다. 조사 결과, 인공어초는 중첩된 어초단지 높이의 2-3배인 약 4m 높이로 시설되어 있었고, Side Scan Sonar에 의해 조사된 어초의 형상은 타원형이었다. 인공어초 주위의 최대 유속은 간조시 81.5 cm/sec였으며, 창조시는 72.7 cm/sec 였다. 인공어초 주위의 세굴은 조상(潮上)측에서, 그리고 퇴적은 조하측의 체류역에서 형성되었다. 인공어초 주위의 퇴적은 2.4 - 3.0 m 범위였으며, 퇴적의 가장 높은 봉우리는 어초로부터 10 m의 거리에서 형성되었다. 그리고 경사는 주 흐름에 대한 직각 방향에 있는 어초의 부근에서 가파르게 형성되었으며, 어초로부터 멀어짐에 따라 완만하게 형성되었다. 퇴적은 인공어초의 단지의 높이와 퇴적봉우리의 높이의 차가 적어짐에 따라 감소하였다. 퇴적 봉우리는 어초 높이의 약 1 m까지 퇴적된 후에 서서히 약화되었다. 한편, 세굴은 어초로부터의 용승류, 그리고 퇴적의 옆면에 흐르는 측류에 의해 계속적으로 야기되어 진다. 또한 세굴은 바닥을 파헤친 것이 아니라 퇴적된 부분에서 야기되어지며, 이것은 세굴의 깊이가 변하지 않는다는 것을 의미한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권1호
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• pp.455-472
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• 2020

As a user in modern societies with the rapid growth of Internet environment and more complicated business flow processes in order to be effective at work and accomplish things on time when the manager of the company went for a business trip, he/she need to delegate his/her signing authorities to someone such that, the delegatee can act as a manager and sign a message on his/her behalf. In order to make the delegation process more secure and authentic, we proposed a secure and efficient identity-based proxy signcryption in cloud data sharing (SE-IDPSC-CS), which provides a secure privilege delegation mechanism for a person to delegate his/her signcryption privilege to his/her proxy agent. Our scheme allows the manager of the company to delegate his/her signcryption privilege to his/her proxy agent and the proxy agent can act as a manager and generate signcrypted messages on his/her behalf using special information called "proxy key". Then, the proxy agent uploads the signcrypted ciphertext to a cloud service provider (CSP) which can only be downloaded, decrypted and verified by an authorized user at any time from any place through the Internet. Finally, the security analysis and experiment result determine that the proposed scheme outperforms previous works in terms of functionalities and computational time.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권2호통권31호
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• pp.269-275
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• 1997

본 연구에서는 자정식 현수교 주탑의 내풍 안정성을 보기 위하여 주탑 모형 실험과 전교 모형 실험을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 경사진 병렬 탑주를 가진 주탑의 경우에는 다양한 주파수대의 웨이크가 존재하므로 넓은 풍속대에서 진동이 발생한다는 사실을 확인하였다. 자정식 현수교의 경우에는 주형의 교축방향 지지조건에 따라 주탑 진동 모드가 매우 민감하게 변화하였다. 본 연구 대상 주탑은 면외 휨 모드와 비틈 모드의 고유진동수가 매우 근접해 있어서 넓은 범위의 풍속에서 연성진동이 발생하였다 주탑 진동을 완화하기 위한 공기역학적 수단으로 모서리 자르기를 시도하였는데, 탑주의 폭과 잘린 모서리의 비가 1/10일 때가 가장 효과적이었다.

• 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.

• Wind and Structures
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• 제22권4호
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• pp.477-501
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• 2016

Though hilly topography influences both wind speeds and directions aloft, only the influence on wind speeds, i.e. the speed-up effect, has been thoroughly investigated. Due to the importance of a model showing the spatial variations of wind directions above hilly terrains, it is worthwhile to systematically assess the applicability and limitations of the model describing the influence of hilly topographies on wind directions. Based on wind-tunnel test results, a model, which describes the horizontal and vertical variations of the wind directions separately, has been proposed in a companion paper. CFD (Computational Fluid Dynamics) techniques were employed in the present paper to evaluate the applicability of the proposed model. From the investigation, it has been found that the model is acceptable for describing the vertical variation of wind directions by a shallow hill whose primary-to-secondary axis ratio (aspect ratio) is larger than 1. When the overall hill slope exceeds $20^{\circ}$, the proposed model should be used with caution. When the aspect ratio is less than 1, the proposed model is less accurate in predicting the spatial variation of wind directions in the wake zone in a separated flow. In addition, it has been found that local slope of a hill has significant impact on the applicability of the proposed model. Specifically, the proposed model is only applicable when local slope of a hill varies gradually from 0 (at the hill foot) to the maximum value (at the mid-slope point) and then to 0 (at the hill top).