Jesus O. Inzunza Castro;Alexis Acuna Ramirez;Marlene Zamora Machado;Magali Arellano Vazquez;Noemi Lizarraga Osuna
Wind and Structures
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v.39
no.3
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pp.163-174
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2024
This paper analyzes La Rumorosa I Wind Farm's wind states and their characteristics in the operation of two wind turbines over the course of one year of records. This information identifies the impact of wind states on wind power output. The study used the Gaussian Mixture Model to classify the occurrence and frequency of the dominant wind states in the generation of energy from the turbines. Results were obtained for mesoscale wind states and local scale wind states, such as cold fronts and Santa Ana winds, as well as daytime, nighttime and hot days, respectively, which were statistically analyzed to determine their relationship to power output by generating power and power coefficient curves. Between the cut-in speed and the rated speed of the wind turbines, cold fronts show higher efficiency, unlike nighttime wind states, which are the most efficient past the rated speed. In addition, cold fronts are also those that occur to the greatest extent, contributing 31.26% of the energy produced per year, compared with the Santa Ana winds, which occur to a lesser extent; however, they contribute 22.11% of the energy produced per year.
To implement the insects' flapping flight for developing flapping MAVs(micro air vehicles), the unsteady flow characteristics of the insects' forward flight is investigated. In this paper, two-dimensional FSI(Fluid-Structure Interaction) simulations are conducted to examine realistic flow features of insects' flapping flight and to examine the flexibility effects of the insect's wing. The unsteady incompressible Navier-Stokes equations with an artificial compressibility method are implemented as the fluid module while the dynamic finite element equations using a direct integration method are employed as the solid module. In order to exchange physical information to each module, the common refinement method is employed as the data transfer method. Also, a simple and efficient dynamic grid deformation technique based on Delaunay graph mapping is used to deform computational grids. Compared to the earlier researches of two-dimensional rigid wing simulations, key physical phenomena and flow patterns such as vortex pairing and vortex staying can still be observed. For example, lift is mainly generated during downstroke motion by high effective angle of attack caused by translation and lagging motion. A large amount of thrust is generated abruptly at the end of upstroke motion. However, the quantitative aspect of flow field is somewhat different. A flexible wing generates more thrust but less lift than a rigid wing. This is because the net force acting on wing surface is split into two directions due to structural flexibility. As a consequence, thrust and propulsive efficiency was enhanced considerably compared to a rigid wing. From these numerical simulations, it is seen that the wing flexibility yields a significant impact on aerodynamic characteristics.
Cho, Gyu-Sik;Kim, Jin-Han;Yang, Soo-Seok;Lee, Dae-Sung;Mileshin, Victor I.
The KSFM Journal of Fluid Machinery
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v.3
no.4
s.9
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pp.38-43
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2000
Recently, KARI(Korea Aerospace Research Institute, Korea) and CIAM(Central Institute of Aviation Motors, Russia) have made an effort in developing a centrifugal compressor for a small gas turbine engine as part of a collaboration program. This compressor has been designed as a sub-component for an axial-centrifugal compression system for a small turbo-shaft engine aiming adiabatic efficiency higher than 0.81. The geometrical design requirement imposes restrictions to have high inlet hub-to-tip ratio and inlet swirl flow. In this study, the compressor has been designed using the generalized experimental data established from those compressors having pressure ratio of 3.7 to 5. From this generalized empirical correlation, desirable values of design parameters could be obtained. Subsequently, quasi-3D and 3D viscous flow analyses have been performed to ensure the adopted methodology. It is expected that the centrifugal compressor provides total pressure ratio of 4.89, corrected mass flow-rate of 1.64kg/sec, and adiabatic efficiency of 0.815 with inlet hub-to-tip ratio of 0.641. These relatively high total pressure ratio and inlet hub-to-tip ratio are the main distinctive features in this design. Besides, one of the main features of this centrifugal compressor is the adoption of a double-row bladed diffuser to effectively decelerate the transonic flow leaving the impeller. The compressor has been manufactured and will be tested in the near future.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.25
no.10
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pp.1281-1292
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2001
Experiments were done for the comparison of performance and flow characteristics between a two -stage axial flow fan and a counter-rotating axial flow fan. Each stage of the two -stage axial flow fan used fur the present study has an eight bladed rotor and thirteen slater blades. The front and the rear rotor of the counter - rotating axial flow fan have eight blades each and are driven by coaxial counter ro latins shafts through a gearbox located between the rear rotor and the electric motor. Both of the two axial fan configurations have identical rotor blades and the same operating condition fur the one -to-one comparison of the two. Performance curves of the two configurations were obtained and compared by varying the blade pitch angles and axial gaps between the blade rows. The fan characteristic curves were obtained following the Korean Standard Testing Methods for Turbo Fans and Blowers (KS B 6311). The fa n flow characteristics were measured using a five-hole probe by a non-nulling method. The velocity profiles between the hub and tip of the fans were measured and analyzed at the particular operating condition s of peak efficiency, minimum and maximum pressure coefficients. The peak efficiency of the counter-rotating axial fan was improved about 2% respectively, compared with the two stage axial fan. At the minimum pressure coefficient point of the two stage axial fan, the fan inlet flow patterns show that axial velocity highly decreased in the vicinity of the blade tip region. Also, the reverse flow took place at the blade tip.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.8
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pp.747-757
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2010
The ice accreted on the airfoil is one of the critical drivers that causes the degradation of aerodynamic performance as well as aircraft accidents. Hence, an efficient numerical code to predict the accreted ice shape is crucial for the successful design of de-icing and anti-icing devices. To this end, a numerical code has been developed for the prediction of glaze ice accretion shape on 2D airfoil. Constant Source-Doublet method is used for the purpose of computational efficiency and heat transfer in the icing process is accounted for by Messinger model. The computational results are thoroughly compared against available experiments and other computation codes such as LEWICE and TRAJICE. The direction and thickness of ice horn are shown to yield similar results compared to the experiments and other codes. In addition, the effects of various parameters - temperature, free-stream velocity, liquid water contents, and droplet diameter - on the ice shape are systematically analyzed through parametric studies.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.10
no.2
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pp.39-45
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2006
In liquid rocket engine turbopump, it is difficult to evaluate turbine performance for high pressure, high temperature circumstance. Turbine test is often done by using air at similarity condition so that the turbine can be tested at lower risk. This paper describes an air similarity test program of liquid rocket engine turbopump turbine. A test facility has been built to evaluate aerodynamic performance of turbines. The test facility consists of high pressure air supply system, mass flow rate measuring nozzle, test section, hydraulic break, exit orifice for pressure control, instrumentation and control system. This paper also presents how to decide the similarity conditions of the turbine test and describes how to control test conditions. Relative standard deviation of measurement parameter was less than 1% and measured turbine efficiency corresponded with analysis result within 2%.
The turbine system composed of a nozzle and a rotor is used to drive turbopumps while gas passes through the nozzle, potential energy is converted to kinematic energy, which forces the rotor blades to spin. In this study, an aerodynamic design of a turbine system is investigated using compressible fluid dynamic theories with some pre-determined design requirements (i.e.,pressure ratio, rotational speed, required power etc.) obtained from a liquid rocket engine (L.R.E.) system design. For simplicity of a turbine system, impulse-type rotor blades for open type L.R.E. have been chosen. Usually, the open-type turbine system requires low mass flow rate compared to the close-type system. In this study, a partial admission nozzle is adopted to maximize the efficiency of the close-type turbine system. A design methodology of the a turbine system has been introduced. Especially, a partial admission nozzle has been designed by means of simple empirical correlations between efficiency and configuration of the nozzle. Finally, a turbine system design for a 10 ton thrust level of L.R.E is presented.
When there is a spray flow such as from a pesticide nozzle, winds affect the droplet flow of a rotary-wing drone accompanied by a strong wake, with a severe oscillation. Especially, during forwarding flights or when winds come from the side, compare to a simple hovering flight as the droplet is in the effect of aerodynamic drag force, the effect of spraying region becomes even larger. For this reason, the spraying of pesticides using drones may cause a greater risk of scattering or a difference in droplet dispersion between locations, resulting in a decrease in efficiency. Therefore, through proper numerical modeling and its applied simulation, an indication tool is required applicable for the various flight and atmospheric conditions. In this research, we completed both experiment and numerical analysis for the strong downwash from the rotor and flight velocity of the drone by comparing the probability density function of droplet distribution to build a spraying system that can improve the efficiency when spraying droplets in the pesticide spray drone.
Aircraft fuel efficiency is one of main concerns to aircraft manufacturers and to aviation companies because jet fuel price has tripled in last ten years. One of simple and effective methods to increase fuel efficiency is to reduce aircraft induced drag by using of wingtip devices. Induced drag is closely related to the circulation distribution, which produces strong wingtip vortex behind the tip of a finite wing. Wingtip devices including winglets can be successfully applied to reduce induced drag by wingtip vortex mitigation. Winglet design, however, is very complicated process and has to consider many parameters including installation position, height, taper ratio, sweepback, airfoil, toe-out angle and cant angle of winglets. In current research, different shapes of winglets are compared in the view of vortex mitigation. Appropriately designed winglets are proved to mitigate wingtip vortex and to increase lift to drag ratio. Also, the results show that winglets are more efficient than wingtip extension. That is the reason B-747-400 and B-737-800 chose winglets instead of a span increase to increase payload and range. Drag polar comparison chart is presented to show that minimum drag is increased by viscous drag of winglet, but at high lift, total drag is reduced by induced drag decrease. So, winglets are more efficient for aircraft that cruises at a high lift condition, which generates very strong wingtip vortex.
In many metropolitan cities around the world, ground and underground transportation networks are saturated due to urbanization. In addition, regulations on carbon emissions to prevent global warming are becoming stricter, and eVTOL, which will be operating in complex cities, is gaining popularity as the next generation of eco-friendly transportation. In this study, the hover lift efficiency and disc loading of eVTOLs for each type were calculated by classifying eVTOLs into following types: multicopter, lift+cruise, and vectored thrust. In addition, using the aerodynamic analysis programs OpenVSP, Fluent and Javaprop, the specific battery energy required for the smooth operation of eVTOL, which will be realized in the near future, was calculated and analyzed base on reports published by Uber and airworthiness authorities of each country.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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