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Numerical and Experimental Investigations of Dynamic Stall

  • Geissler, Wolfgang;Raffel, Markus;Dietz, Guido;Mai, Holger
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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    • pp.19-19
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    • 2009
  • Dynamic Stall is a flow phenomenon which occurs on the retreating side of helicopter rotor blades during forward flight. It also occurs on blades of stall regulated wind turbines under yawing conditions as well as during gust loads. Time scales occurring during this process are comparable on both helicopter and wind turbine blades. Dynamic Stall limits the speed of the helicopter and its manoeuvrability and limits the amount of power production of wind turbines. Extensive numerical as well as experimental investigations have been carried out recently to get detailed insight into the very complex flow structures of the Dynamic Stall process. Numerical codes have to be based on the full equations, i.e. the Navier-Stokes equations to cover the scope of the problems involved: Time dependent flow, unsteady flow separation, vortex development and shedding, compressibility effects, turbulence, transition and 3D-effects, etc. have to be taken into account. In addition to the numerical treatment of the Dynamic Stall problem suitable wind tunnel experiments are inevitable. Comparisons of experimental data with calculated results show us the state of the art and validity of the CFD-codes and the necessity to further improve calculation procedures. In the present paper the phenomenon of Dynamic Stall will be discussed first. This discussion is followed by comparisons of some recently obtained experimental and numerical results for an oscillating helicopter airfoil under Dynamic Stall conditions. From the knowledge base of the Dynamic Stall Problems, the next step can be envisaged: to control Dynamic Stall. The present discussion will address two different Dynamic Stall control methodologies: the Nose-Droop concept and the application of Leading Edge Vortex Generators (LEVoG's) as examples of active and passive control devices. It will be shown that experimental results are available but CFD-data are only of limited comparison. A lot of future work has to be done in CFD-code development to fill this gap. Here mainly 3D-effects as well as improvements of both turbulence and transition modelling are of major concern.

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전진비행하는 회전익기 로터의 평균 유입류 예측기법 연구 (Investigation on Prediction Methods for a Rotor Averaged Inflow in Forward Flight)

  • 황창전;정기훈
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.124-129
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    • 2007
  • 동 연구에서는 전진비행하는 로터의 평균 유입류 예측기법 중 Drees 선형모델, 몇가지 변형된 형태의 Mangler & Squire 모델을 서로 비교하여 각 유입류 모델의 특성을 알아내고, KARI 자체 자유후류기법 코드의 해석결과를 함께 비교하여 각 유입류 예측기법의 특성을 파악하였다. 각 예측기법의 비교를 위해 유입류 실험치가 존재하는 로터에 대하여 전진비 0.15, 0.23 및 0.30의 3가지 비행조건을 적용하여 예측한 결과를 비교 분석하였다. Drees 모델의 경우 비교적 실험치에 근접하게 예측하나, 선형모델의 한계로 인해 유입류의 비균일성을 모델링하기에는 미흡하며, Mangler & Squire 모델은 끝단을 제외하고는 비교적 실험치에 근접하게 예측함을 알 수 있었으며, KARI의 자유후류기법은 유입류의 비균일성을 매우 잘 예측하나, 동체에 의한 올려흐름 효과, 후퇴부에서의 동적실속 효과 등의 추가 고려가 필요함을 알 수 있었다.

한국 서해 남부 함평만의 해안선 변화 연구 I. 해안절벽의 침식과 후퇴 (A Study on Shoreline Change in Hampyung Bay, Southwestern Coast of korea I. Sea-Cliff Erosion and Retreat)

  • 임동일;정회수;추용식;박광순;강시환
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제7권3호
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    • pp.148-156
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    • 2002
  • 서해 남부 함평만에서 해안선의 지형 특성과 해안절벽의 침식과정을 조사하기 위해 야외관찰과 정밀 측량을 실시하였다. 함평만 해안선은 급경사면 그리고 불안정한 토양층이나 연약한 풍화암층으로 이루어진 높이 l0m미만의 해안절벽(sea-cliff)들로 대부분 구성되며, 매우 활발한 침식을 받고있다. 톱날모양의 해안선 형태, 해빈 표면에 노출된 잔류풍화기반암 및 "Island Stack"등 독특한 해안선 지형 특성들이 활발한 해안침식 증거들로 나타난다. 함평만에서의 해안선 후퇴는 해안절벽 기저부의 침식 사태(landslide or mass wasting), 테일러스(talus)형성 그리고 테일러스의 침식(소멸)의 순차적 과정이 반복되어 나타난 결과로 해석된다. 본 연구에서 테일러스가 여름철에 침식.제거되는 현상은 정상적인 해양조건에서 일어나는 계절적 해수면 상승에 의한 것으로 판단된다. 이는 겨울철 폭풍과 함께 해안 침식의 또 다른 중요 요인으로 제시된다.요인으로 제시된다.

최소 기대 부하량을 이용한 최단경로 탐색 알고리즘 개발 (Development of a Shortest Path Searching Algorithm Using Minimum Expected Weights)

  • 유영근
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제12권5호
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    • pp.36-45
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    • 2013
  • 본 연구에서는 최단경로를 반드시 찾아내는 Dijkstra 알고리즘의 장점과 최단경로 탐색 소요시간을 단축시키는 $A^*$알고리즘의 장점을 결합시킨 새로운 최단경로 탐색 알고리즘을 개발하였다. 개발한 알고리즘은 탐색노드에서 목적노드까지의 최소 기대 부하량을 산출하고 이 값을 이용하여 계속 탐색 또는 이전 탐색노드로의 후퇴를 결정한다. 최소 기대 부하량은 목적노드가지의 직선거리에 최소 가로 부하량 원단위를 곱하여 산출하는데, 적용하는 네트워크에서는 그 값 이하의 부하량이 존재할 수 없는 값이다. 개발한 알고리즘을 실제 네트워크에 적용하여 최단경로를 탐색해 본 결과, 어느 정도의 탐색 소요시간은 필요로 하나, 완벽하게 최단경로를 구축하는 것으로 나타났다. 개발한 알고리즘은 광역의 네트워크를 이용하는 차량 경로 안내시스템 등에서 효과를 가질 것으로 판단한다.

무마찰 상하작동 축에 의한 유체차단 밸브에 관한 연구 (A Study on the Fluid Interception Valve According to Non Rubbing Top and Bottom operation Shaft)

  • 조명현
    • 대한전자공학회논문지TE
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    • 제42권4호
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    • pp.27-32
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    • 2005
  • 액체 밸브는 실린더 부분과 액체부분으로 분리 또는 일체형 구조로 되어 있으며, 불소수지 Packing에 STS(stainless) 축을 삽입하여 실린더 머리에 연결된 구조로 되어있어 액체를 주입과 차단시 상하왕복 작동으로 인해 불소수지 패킹과 STS 축 사이에 마찰로 인해 액체의 누설로 인해 작업 환경 저하와 각 부품교체로 인한 작업능률의 저하로 생산성이 목표치에 이르지 못하고 있다. 이에 따라 액체밸브 설계에서부터 재질, 구조변경 등의 필요성이 있으며, 설계, 재질선택, 구조변경 등을 연구하였다. 본 논문은 기존의 문제점을 근본적으로 해소하고자, 피스톤과 연동되는 진동의 개발로 피스톤이 쉽게 마모되는 것을 방지하여 장 수명을 충족시키고 누설방지를 제공하는데 목적이 있다. 액체 토출후 노즐 팁에 액체가 잔류하는 것을 방지할 수 있도록 피스톤이 후퇴 시 이를 흡입시킬 수 있는 기능을 부가하여 방울 맺힘을 방지함을 목적으로 하고 있다.

마이크로파 탐색기의 HPRF 파형에 대한 지표면 부엽클러터와 표적탐지 오류 확률 (The Surface Sidelobe Clutter and the False Alarm Probability of Target Detection for the HPRF Waveform of the Microwave Seeker)

  • 김태형;이재웅;변영진
    • 한국통신학회논문지
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    • 제34권4C호
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    • pp.476-483
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    • 2009
  • 마이크로파 탐색기를 이용하여 표적을 탐지, 추적하는 경우 하방 표적에 대해서는 지표면에서 반사되는 클러터 신호의 영향을 받는다. HPRF (high pulse repetition frequency) 모드를 사용하는 마이크로파 탐색기에서 부엽클러터 영역에 나타나는 퇴각표적을 탐지하기 위해서는 여러 지형과 상황에 따른 지표면 부엽클러터 전력의 통계적인 특징을 파악하여야 한다. HPRF 모드를 사용하는 탐색기의 항공기 탑재시험에서 지상 클러터의 전력을 측정한 자료를 기반으로, 각 지형과 안테나 시선각 등의 상황에 따라 부엽클러터의 확률분포 특성을 가장 근접하게 표현하는 확률밀도함수를 구하고 그 확률밀도함수의 매개변수를 추정하였다. 확률밀도함수 및 매개변수를 추정한 자료를 이용하여, 퇴각표적을 탐지할 때에 원하는 수준의 표적탐지 오류 확률을 가지는 표적탐지 임계값 설정에 관하여 분석하였다. 본 논문의 지표면 부엽클러터 전력의 확률분포 특성 분석과 표적탐지 임계값 설정에 관한 분석 자료는 표적탐지 방법 개발 및 일정 오경보 처리 등의 다양한 분야에 이용될 수 있다.

A5052-H112 합금의 겹치기 마찰교반접합 건전성 (Joining Ability and Mechanical Properties of Friction Stir Lap Welded A5052-H112 Alloy)

  • 고영봉;최준웅;박경채
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제28권1호
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    • pp.34-40
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    • 2010
  • In Friction Stir Lap Welding(FSLW), the movement of material within the weld was more important than the microstructure, due to the interface present between the sheets. Thus, The soundness of free defect, Effective Sheet Thickness(EST) and width of joint were most important factor of mechanical properties. Specimens by lap joint types that were 'A-type' and 'R-type' were made in this study. A-type tensile specimen was loaded at advancing side and R-type tensile specimen was loaded at retreating side. Macro-, micro-structural observation and mechanical properties of FSLW A5052-H112 alloy ware investigated under varying rotating and welding speed. The results were as follows: Material hook formed decreasing after sharply increasing was appeared at the end interface of joint area in advanced side, and material hook formed decreasing after smoothly increasing was observed at that in retreated side. Tensile load had no relation with defects. As rotating speed was higher, tensile strength was increasing and EST was decreasing regardless of joint types. joint efficiency was over 70%. In a result of fractography, fracture in A-type was partially occurred by dimple in SZ, and fracture in R-type was generally occurred by dimple in HAZ.

MSP시험의 미세강도에 의한 FSW 최적용접설계 (Optimal Welding Design for FSW Based on Micro Strength by MSP Test)

  • 양성모;강희용;정병호;유효선;손인덕;최승준
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제24권4호
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    • pp.425-431
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    • 2016
  • The usage of Friction Stir Welding(FSW) technology has been increasing in order to reduce the weight in automobile industries. Previous studies that investigated on the FSW have focused on the aluminum alloy. In this study, Al6061-T6 alloy plates having 5 mm of thickness were welded under nine different conditions from three tool rotation speeds: 900, 1000 and 1100 rpm, and three feed rates: 270, 300 and 330 mm/min. Specimen size of Micro Shear Punch(MSP) test was $10{\times}10{\times}0.5mm$. The mechanical properties were evaluated by MSP test and Analysis of Variance (ANOVA). The specimens were classified by advancing side(AS), retreating side(RS), and center(C) of width of tool shoulder. The optimal welding condition of FSW based on micro strengh was obtained when the tool rotation speed was 1100 rpm and the feed rate was 300 mm/min. The maximum load measured AS, RS, and C in the weldment was measured 554.7 N, 642.9 N, and 579.2 N, respectively.

공기안내홈이 탄도 정확도에 미치는 실험적 연구 (An Experimental Study on the Ballistic Accuracy by Air Guide Grooves)

  • 김준규;김형세;이문환
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.195-201
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    • 2016
  • An experimental study has been found the air guide grooves for reducing drag. When a bullet is fired and move in the air, the drag is generated. The vortex which is one of the types of drag hinders the movement of the bullet. To solve this phenomenon, cut a negative grooves that we are called the air guiding grooves at the back of bullet. The grooves bullet has identified that the drag compared to conventional ammunition(KM80 and K193) is reduced to 4.480 and 4.054 : 10 % through a Finite Analysis Program($Ansys^{TM}$). Even pressure center was retreating 0.72 % compared to a Bullet(KM80 and K193). Effect obtained with these results is the accuracy of the grooves bullet in a shooting test was improved by over 32 %(KM80: 2.86, air guide grooves : 1.94) compared to conventional ammunition(KM80 and K193). In addition, muzzle velocity is increased 73 m/s. This is expected to be extended the velocity and effective range of bullet. Also, the velocity of the grooves bullet is increased when moving in the air while the velocity of the bullet(KM80 and K193) is reduced. The gas ejected from the muzzle to be balanced and stable flight of the Bullet. Given these effects, we can reckon the air guide grooves have positive influence.

마찰교반접합의 공정변수가 AA2219-AA2195 이종 알루미늄 접합에 미치는 영향 (Effect of Process Parameters on Friction Stir Welds on AA2219-AA2195 Dissimilar Aluminum Alloys)

  • 노국일;유준태;윤종훈;이호성
    • 한국재료학회지
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    • 제27권6호
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    • pp.331-338
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    • 2017
  • This study was carried out to investigate the optimum condition of a friction stir welding process for a joint of AA2219-T87 and AA2195-T8 dissimilar aluminum alloys. These alloys are known to have good cryogenic properties, and as such to be suitable for use in fuel tanks of space vehicles. The welding parameters include the travelling speed, rotation speed and rotation direction of the tool. The experiment was conducted under conditions in which the travelling speed of the tool was 120-300 mm/min and the rotation speed of the tool was 400-800 rpm. To investigate the effect of the rotation direction of the tool, the joining was performed by switching the positions of the two dissimilar alloys. After welding, the microstructure was observed and the micro-hardness were measured; non-destructive evaluation was carried out to perform tensile tests on defect-free specimens. The result was that the microstructure of the weld joint underwent dynamic recrystallization due to sufficient deformation and frictional heat. The travelling speed of the tool had little effect on the properties of the joint, but the properties of the joint varied with the rotation speed of the tool. The conditions for the best joining properties were 600 rpm and 180-240 mm/min when the AA2219-T8 alloy was on the retreating side(RS).