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최동환,Jonathan A. Wickert,유홍희 대한기계학회 2008 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.22 No.9
A general formulation is developed for the tolerance analysis of dynamic equilibria in a multibody system undergoing prescribed rotational motion, with applications including robots, spacecraft, propulsion and power generation systems, and sensors and actuators. In a state of dynamic equilibrium, a subset of the generalized coordinates assumes constant values while the remaining coordinates vary and respond in time. Manufacturing tolerances can be mathematically represented by probabilistic distributions or statistical variables through either an analytical approach or a Monte Carlo simulation. In the present tolerance work, the tolerances of design parameters including lengths, stiffnesses, inertias, and attachment positions are examined. In order to analytically calculate the statistical response of the dynamic equilibrium positions to such tolerances, the first-order sensitivities of the equilibria with respect to parameters are calculated. To illustrate the method’s accuracy and computational efficiency, two numerical examples are considered, and the statistical results obtained analytically for the equilibria are compared with those calculated through Monte Carlo simulation. In some cases, an equilibrium configuration can have an operating condition for which the response has zero standard deviation to perturbations of a design parameter. That condition can be a useful design point to the extent that typical manufacturing tolerances or other sources of variation would have no effect on the dynamic equilibrium configuration.
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2010년을 향한 과학기술발전 장기계획(대형복합기술 부문)
최동환,이승리,류장수,안희도 과학기술정책연구원 1995 연구보고 Vol.- No.-
앞으로 다가올 21세기는 냉전 이데올로기를 대체할 새로운 세계질서가 등장할 것이라는 예견 속에서 한반도 주변의 급속한 정세 변화와 재편 과정이 이미 목도되고 있다. 도도한 세계사의 흐름에 적극적으로 참여하여 선진복지국가의 실현을 추구하기 위해서는 과학기술을 중심으로 전개될 21세기의 문명사를 깊고 먼 혜안으로 조망함이 바람직하다. 또한 새롭게 출범하는 WTO체제하에서 개방과 자유화가 개별 국가정책의 기조로 되면서 상품의 교역은 물론이고 국가간의 자본 · 인력 · 정보 · 과학기술의 교류는 필연적으로 세계를 하나의 지구촌 개념으로 묶을 것이며 이것이 바로 무한경쟁시대를 구성하는 요소들이 될 것이라는 전망이다.그렇다면 이러한 새로운 국제 질서 속에서 변화의 주역이 될 과학기술혁신의 모습은 무엇이고 이를 위한 전략과 지향하는 방향은 과연 어떻게 그려질 수 있겠는가? 이 물음에 국가적 이정표로 답하기 위해 많은 전문가들이 참여하여 “2010年을 向한 科學技術發展長期計劃”의 부문별 밑그림을 마련하기에 이르렀다. 이러한 배경에서 먼저 분야별 저명인사들로 ‘2010 장기계획위원회’를 구성하여 과학기술 장기 발전 전략의 얼개에 대한 자문을 받은 후, 관련 정부 부처와 총괄 연구팀에서 계획의 골격을 세웠으며, 여기에 8개 기술 부문 위원회와 4개 지원 및 제도 부문위원회의 부문별 발전계획과 구상을 담아 최종 계획(안)을 수립한다는 방침을 정했다.이러한 과정에서 본 연구소의 총괄 연구팀이 제시한 작성 지침을 토대로 부문별 전문가들이 작성한 결과물이 바로 이 보고서이다. 주요 내용으로는 현재의 연장선상에서, 또 한편으론 이를 뛰어넘기도 하면서 미래에 전개될 기술 발전의 모습을 예측하고, 우리의 현재 여건과 미래 역량을 고려하여 기술개발의 목표와 중점추진과제를 선정하였으며, 개발과 상업화에 이르는 방법과 소요 자원 바람직한 추진 체제 등을 계획하였다. 이와 함께 과학기술 발전을 위한 하부구조 및 바람직한 행정체제와 관련한 부문에서도 미래사회의 국가경쟁력 확보와 삶의 질 향상에 기여하기 위한 정책 대안들을 모색하였다. 이 과정에서 항상 염두에 두었던 것은 국가경쟁력 향상과 지구적 문제의 해결을 지향하는 기술혁신이 조화를 이루어야 한다는 명제였다. 이 보고서에 제시된 부문별 발전계획은 현재 추진되고 있는 국가의 “신경제 계획”과 “세계화 전략”의 틀 속에서 계속적으로 수정 · 보완되어야 하며, 계획의 실천에 있어서도 다른 부문의 계획들과 연동하여 추진되어야 할 것이다.
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Multi-Stream Coaxial Turbulent Jet Mixing with a Simple Turbulence Model for Jet Noise Prediction
최동환 한국물리학회 2005 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.47 No.1
The generation and the propagation of jet noise by modern turbo-fan engines is known to depend on the Reynolds shear stresses of the turbulent jet mixing of primary jet plumes, the by-pass stream through the fan duct and the surrounding stream caused by flight conditions. Many attempts have been made to investigate the possibility of reducing jet noise by estimating the Reynolds shear stresses by using various turbulence models, however, putting too much emphasis on complex turbulence modeling and grid generation, say, on solving full Navier-Stokes equations with full Reynolds shear stress modeling, has turned out to be inefficient when the expected accuracy is compared with the effort put in. In this paper, a simple turbulence model, the well known k − " model with a simple grid generation technique, a modified Von-Mises transformation of the cylindrical physical plane, is suggested for obtaining a fast and accurate estimate of the Reynolds shear stress embedded in free turbulent jet mixing to predict jet noise. Also, the effect of the initial conditions of the turbulent kinetic energy and the dissipation rate on the mixing behavior was studied with the mean velocity profile fixed, and the dominant mechanism of free jet mixing turned out to be the convective interaction with the mean velocity, as expected.
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최동환 한국추진공학회 2005 한국추진공학회지 Vol.9 No.3
A simple but efficient grid generation technique by using the modified compressible form of stream function has been formulated. Transformation of a physical plane to a streamline plane, the Von Mises Transformation, has been widely used to solve the differential equations governing flow phenomena, however, limitation arises in low velocity region of boundary layer, mixing layer and wake region where the relatively large grid spacing is inevitable. Modified Von Mises Transformation with simple mathematical adjustment for the stream function is suggested and applied to solve the confined coaxial turbulent jet mixing with simple turbulence model. Comparison with several experimental data of axial mean velocity, turbulent kinetic energy, and Reynolds shear stress distribution shows quite good agreement in the mixing layer except in the centerline where the turbulent kinetic energy distributions were somewhat under estimated. This formulation is strongly suggested to be utilized specially for free turbulent mixing layers in axisymmetric flow conditions such as the investigation of mixing behavior, jet noise production and reduction for Turbofan engines. 많은 장점에도 불구하고 유동함수를 이용한 수치해석용 격자생성 좌표변환기법의 단점은 저속영역에서의 격자간격이 고속영역에 비해 상대적으로 큼에 따라 수치적 처리에 많은 오차를 내포하고 있다는 점이다. 본 연구에서는 이러한 저속영역에서의 단점을 보완하기 위하여 격자간격을 속도크기 및 영역에 따라 적절히 조절할 수 있도록 수학적으로 변형된 압축성 유동함수를 이용한 좌표변환기법을 제안하고 가스터빈엔진에 주로 적용되는 유동모델로서 동심원상 두개 이상의 난류제트혼합유동에 대해 적용하였으며 해당 실험치, 즉 축 방향 평균속도분포, 난류운동에너지, 그리고 난류전단응력분포와 비교하여 난류운동에너지가 약간 과소평가된 대칭축을 제외한 혼합경계층 내에서 3.5% 이내의 신뢰성을 확보하였다. 본 기법은 특히 터보팬엔진에 대한 내부흐름들의 혼합유동을 규명하거나 또는 난류전단응력에 의한 제트소음발생 및 저감방법을 도모하는데 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
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