공기역학적으로 최대동력계수를 얻을 수 있도록 최적화된 블레이드를 장착한 수평축 풍력터빈 모델을 아음속 풍동에 장착하여 공력특성을 실험하였다. Upwind 방식과 downwind방식의 풍력 터빈 로터의 공력 특성을 비교하였을 때, 후자가 전자에 비해 측정토크의 교란이 더 크게 나타났으며, 이는 지지대에서 발생된 후류와 블레이드의 상호간섭이 원인으로 작용한다고 여겨진다. 블레이드 설치각이 0o인 경우에 설계 속도비 6에 해당하는 위치에서 최대 동력계수를 보여주고 있어 설계 조건을 잘 만족함을 알 수 있었다. 또한 음의 피치각 변화가 같은 값의 양의 피치각 변화에 비해 더 커다란 동력 감소가 발생되는 결과를 보여주었다.
The flow and noise characteristics of wake behind wind-turbine blades have been investigated experimentally using a two-frame particle image velocimetry (PIV) technique. Experiments were carried out in a POSTECH subsonic large wind-tunnel ($1.8^W{\times}1.5^H{\times}4.3^L\;m^3$) with KBP-750D (3-blade type) wind-turbine model at a freestream velocity of $U_o\;=\;15\;m/s$ and a tip speed ratio $\lambda\;=\;6.14$ (2933 rpm). The wind-turbine blades are connected to an AC servo motor, brake, encoder and torque meter to control the rotational speed and to extract a synchronization signal for PIV measurements. The wake flow was measured at four azimuth angles ($\phi\;=\;0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$ and $90^{\circ}$) of the wind-turbine blade. The dominant flow structure of the wake is large-scale tip vortices. The turbulent statistics such as turbulent intensity are weakened as the flow goes downstream due to turbulent dissipation. The dominant peak frequency of the noise signal is identical to the rotation frequency of blades. The noise seems to be mainly induced by the tip vortices.
The wind flow and pollutant dispersion over a two-dimensional sinusoidal hilly obstacle with slope (the ratio of height to half width) of 0.7 have been investigated experimentally and numerically. Flow over a single sinusoidal hill model was visualized in a subsonic wind tunnel. The mean velocity profiles, turbulence statistics, and pollutant concentration distribution were measured at the Reynolds number based on the obstacle height (H=40mm) oft $2.6\times10^4$. Experimental results for flow over a flat ground were agreed with the theoretical and numerical results. When a pollutant source is located behind the hilly terrain, the pollutant dispersion appeared even in the upstream region due to recirculation flow.
아음속풍동 폐쇄형 시험부내의 비정상 벽면효과 보정 연구의 일환으로 시험부 벽면압력을 사용하는 비정상 흐름에 대한 blockage 보정 기법을 개발하였다. 시험부 벽면압력은 프리에 급수로 전개하고, 전개된 각 계수를 벽면압력측정 방법을 사용하여 전 주기에 대해 일괄적으로 보정하는 준 정상상태 보정 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시된 방법을 검증하기 위해 수치적으로 계산된 폐쇄형 시험부내의 원형실린더 및 강제 진동하는 익형의 비정상 흐름에 적용하였다. 그 결과 본 연구에서 제시된 방법은 자유흐름 상태와 일치되는 blockage 보정 결과를 보임을 확인하였다.
KRISO 300K VLCC 이중모형선 주위의 유동특성을 풍동실험을 통해 연구하였다. 선체 선미 주위유동과 후류유동의 평균속도 성분, 난류강도, 레이놀즈 전단응력 및 난류 운동에너지 분포를 열선풍속계를 이용하여 측정하였다. 실험은 선미와 후류의 횡단면에서 수행하였으며, 선체 표면에서의 유동 패턴을 정성적으로 조사하기 위하여 유막법을 이용한 유동가시화도 수행하였다. 선미와 근접 후류영역은 매우 복잡한 3차원의 유동특성을 가지고 있으며, 특히 종방향 와류영역에서 고리 모양의 후류 구조를 볼 수 있었다. 그리고 중앙평행부에서의 얇은 경계층은 선미 영역을 지나며 점차 두꺼워지고 복잡한 3차원 난류후류로 발전하였다.
Drag reduction is one of main concerns for commercial aircraft companies than ever because fuel price has been tripled in ten years. In this research, Natural Laminar Flow airfoil is designed and tested to reduce drag at cruise condition, $c_l$=0.3, Re=3.4${\times}$10$^6$ and M=0.6. NLF airfoil is characterized by delayed transition from laminar to turbulent flow, which comes from maintaining favorable pressure gradient to downstream. Transition is predicted by solving Boundary Layer equations in viscous boundary layer and by solving Euler Equation outside the boundary layer. Once boundary layer thickness and momentum thickness are obtained, $e^N$-method is used for transition point prediction. As results, KARI's NLF airfoil is designed and shows better characteristics than NLF-0115. The characteristics are tested and verified at low Reynolds numbers, but at high Reynolds numbers, laminar flow characteristics are not obtainable because of fully turbulent flow over airfoil surfaces. Precious experiences, however, relating NLF airfoil design, subsonic and transonic tests are acquired.
This paper presents the fabrication method of a micro-riblet film (MRF) using MEMS technology and the experimental results of the drag reduction of an airfoil with MRFs. Riblets having grooved surface in the streamwise direction has been proven as an effective passive control technique of the drag reduction. A V-grooved pattern on (100) silicon wafer is etched with anisotropic bulk micromachining. The MRF is completed by replicating the V-grooved pattern with polydimethylsiloxane (PDMS). Experiments were performed by measuring a velocity field behind the trailing edge of a NACA 0012 airfoil with and without MRFs in a closed-type subsonic wind tunnel using particle image velocimetry (PlV) technique. The MRF provides about 3.8 % drag reduction compared to the drag on a smooth airfoil when the freestream velocity of wind tunnel is 3.3 m/s.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제11권4호
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pp.345-350
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2010
The repetitive vibrating action of an aerodynamic load causes an external fuel tank's horizontal fin to experience a shorter life cycle than its originally predicted one. Store separation analysis is needed to redesign the fin of an external fuel tank. In this research, free-drop tests were conducted using 15% scaled models in a subsonic wind tunnel in order to analyze the store separation characteristics of an external fuel tank. The store separation trajectory based on grid tests was also obtained to verify the results of the free-drop tests. The results acquired from the free-drop tests correlated well with the grid tests in regards to the trajectories and behavior of the stores separated from the aircraft. This agreement was especially noted in the early stages of the store separation.
A military aircraft generally includes external stores such as fuel tanks or external arming, depending on the purpose of the operation. When a store is dropped from a military aircraft at high subsonic, transonic, or supersonic speeds, the aerodynamic forces and moments acting on the store can be sufficient to send the store back into contact with the aircraft. This can cause damage to the aircraft and endanger the life of the crew. In this study, time accurate computational fluid dynamics (CFD) with dynamic moving grid (moving and deformable mesh, MDM) technique has been used to accurately calculate store trajectories. For the verification of the present numerical approach, a wind tunnel test model for the wing-pylon-finned store configuration has been considered and analyzed. The comparison results for the ejected store trajectories between the present numerical analysis and the wind tunnel test data at the Mach number of 0.95 and 1.2 are presented. It is also importantly shown that the numerical parameter of MDM technique gives significant effect for the calculated store trajectory in the low-supersonic flow such as Mach 1.2.
초소형 무인기 추진용 MH-75 프로펠러는 자유와 설계기법을 이용하여 설계변수인 허브팁 비, 비틀림각 분포, 최대 캠버의 위치와 크기 그리고 시위 길이를 변화시키며 설계 요구조건을 만족하도록 공력설계 되었다. MH-75 프로펠러는 주파수영역 패널법을 이용하여 설계요구조건을 만족시키고, 다양한 초소형 무인기에 적용이 가능하도록 정지추력 특성과 비행속도 및 회전수 변화에 따른 성능 특성을 예측하였다. 그리고 MH-75 프로펠러의 공력해석 결과를 검증하기 위해 프로펠러의 추력특성에 대한 풍동시험을 수행하였다. MH-75 프로펠러의 추력 성능은 설계요구조건을 만족하였으며, 저레이놀즈 수 영향을 고려하기 위한 2차원 익형 해석용 XFOIL 프로그램에 비해 3차원 효과를 고려하는 주파수영역 패널법을 이용하는 것이 비교적 풍동시험 결과와의 오차가 적음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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