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김철완(Cheol-Wan Kim) 한국항공우주연구원 2007 항공우주기술 Vol.6 No.1
호버링하는 무인기에 대한 지면효과 분석을 위해 여러 고도에 대해 전산해석을 수행하였다. 지면 효과는 무인기 동체 아랫면의 압력을 증가시켜 추가적인 양력을 발생시킨다. 그러나 고도가 로터 직경과 거의 같은 3m에 이르면 지면효과가 거의 소멸되고 3m이상에서는 일정한 크기의 양력을 발생한다. The ground effect on tilt-rotor UAV is analyzed by simulating the hovering UAV for various altitudes. Ground effect increases pressure beneath the UAV body and generates additional lifting force. The ground effect diminishes at altitude 3m and hovering UAV generates constant lifting force above 3m.
김철완(Cheol-wan Kim),장병희(Byeong-Hee Chang),이장연(Jang-Yeon Lee),이대성(Dae-sung Lee) 한국항공우주연구원 2006 항공우주기술 Vol.5 No.1
과학기술부 기획과제인 한국형 외기권 우주 왕복선(이하 왕복선) 개발에 관한 선행 연구의 일부로 개발 가능한 형상을 결정하고 이에 대한 공력 해석을 행하여 비행체의 기본적인 공력 특성을 파악하고 그 결과를 비행체의 성능 파악 자료로 활용하였다. As the preliminary study for the Korean sub-orbital spaceplane development, a candidate geometry was suggested and computational fluid dynamic(CFD) analysis was performed to analyze the aerodynamic characteristics and performance.
김철완(Cheol-wan Kim),이융교(Yung-Gyo Lee) 한국항공우주연구원 2008 항공우주기술 Vol.7 No.2
풍동시험의 벽면효과 보정방법이 풍동시험 조건에서 수행된 전산해석결과에 적용되었다. 보정을 마친 양력계수는 벽면이 없는 조건에서 수행된 전산해석 결과와 잘 일치하지만 보정된 항력계수는 벽면효과가 제거된 결과와 약간의 차이를 보인다. Wall correction method for wind tunnel test is reviewed and applied to the numerical experimental results obtained at the wind tunnel condition. The corrected lift coefficient agrees well with the reference data generated from the grid having very far boundary. However the corrected drag coefficient presents some deviation from the reference data.
김철완(Kim, Cheol-Wan),조태환(Cho, Tae-Whan) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
As a first step for aerodynamic analysis of vertical axis wind turbine, dynamic stall characteristics of airfoil was investigated. Dynamic stall of wind turbine airfoil is caused by severe variation of angle of attack and relative velocity of flow around airfoil. Angle of attack and relative velocity can be expressed with tip speed ratio. Variation of angle of attack is strongly dependent on the tip speed ratio. For tip speed ratio, 1.4 and free stream velocity, 15m/s, dynamic stall characteristics of wind turbine airfoil is compared with those of oscillating airfoil having same angle of attack variation.
다수의 익형이 적용된 풍력터빈 블레이드에 대한 축소효과 보상기법
조태환(Jo, Tae-Hwan),김철완(Kim, Cheol-Wan) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
풍력터빈 블레이드 풍동시험의 경우 사용가능한 시험설비의 크기제한으로 인해 축소모델 사용이 불가피하며, 이로 인해 풍동시험에서는 실물 블레이드에 비해 10% 미만의 낮은 Re수에서 시험이 수행된다. 축소모델 블레이드 풍동시험 결과를 활용하여 실물 블레이드의 성능(토크)를 추정하기 위한 축소효과 보정기법을 2008년 제시하였으며, NREL Phase VI 모델 시험결과에 적용하였다. 당시 제시된 보정기법은 단일익형을 전체 블레이드에 사용한 사례이며 축소효과 보정을 위해 Re수에 따른 익형의 양력계수 변화만을 적용하였다. 본 논문에서는 당시 제안된 축소효과 보정기법을 익형의 양력계수 및 항력계수를 포함한 형태로 수정하였으며, 블레이드에 다수의 익형이 사용되었을 경우에 대해 확장하였다. NREL Phase VI 12% 시험모델의 경우 익형의 양력계수 기울기에 의한 보정량은 약 15% 정도이며, 항력계수 변화에 의한 보정량은 약 5% 정도로 나타났다. 블레이드에 다수의 익형이 사용되었을 경우 설계 또는 전산해석을 통해 구한 반경별 토크 함수를 적용하여 블레이드 축소효과를 보정할 수 있다.
시간영역 빔포밍을 사용한 풍력터빈 축소모델 소음원 측정
조태환(Cho, Tae-Hwan),김철완(Kim, Cheol-Wan) 한국신재생에너지학회 2009 신재생에너지 Vol.5 No.2
The wind tunnel test to identify the acoustic noise source position of the wind turbine blade was conducted in KARI low speed wind tunnel. Microphone array and time-domain beamforming methodology was applied to this study. To reduce the data processing time, a modified beamforming method with a criteria between calculation time step and grid size for rotating angle in the cylinderical coordinate system was proposed. The test results shows that the data processing time to identify the noise source position was reduced to 20% compared with conventional method. And the dominant noise source of the blade moves from inboard to blade tip as the frequency increases.
시간영역 빔포밍을 사용한 풍력터빈 축소모델 소음원 측정
조태환(Cho, Tae-Hwan),김철완(Kim, Cheol-Wan) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
풍력터빈 블레이드에서 발생하는 공력소음원의 위치 특성을 파악하기 위해 마이크로폰 어레이를 사용하여 소음원 풍동시험을 수행하였다. 풍동시험은 KARI 중형 아음속풍동에서 수행되었으며, 소음원의 위치파악을 위해 시간영역 회전체 빔포밍기법을 사용하였다. 기존 시간영역 회전체 빔포밍 기법의 경우 시험데이터 해석에 많은 시간이 소요되나, 본 논문에서는 원통형 좌표계에서 회전각 격자간격과 해석기간 간격 사이의 상관조건을 도입하여 데이터 해석시간을 기존 방법 대비 1/5로 단축하였다. 시험결과 나타난 주파수에 따른 블레이드 공력소음원의 위치 특성은 2kHz 이하 대역에서는 블레이드 반경 80% 부근에 주소음원이 위치하며, 4kHz 이상 대역에서는 블레이드 끝단 부근에 주 소음원이 위치하고 있다.
이융교(Lee, Yung-Gyo),김철완(Kim, Cheol-Wan) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.06
소형 풍력터빈 설계 시 고려해야 할 익형의 선택, 익형의 붙임각 및 Solidity 등이 터빈의 성능에 미치는 영향을 고찰하였다. 한 개의 익형에 대한 공력계수를 이용하여 수학적 모델링을 통하여 최적 붙임각을 예측하여 경향을 파악하였다. 받음각에 따른 익형의 공력특성을 CFD 기법으로 파악한 후 5개의 Blade를 갖는 Turbine의 성능을 익형의 붙임각에 따라 파악하여 최대 성능을 갖는 붙임각을 최종 산출하였다. 익형 선정시 받음각에 대한 양력/항력 곡선을 이동시키는 캠버 익형의 기능보다는 항력 대양력의 비(L/D) 가 최대인 익형을 선정하는 것이 더욱 중요하며, Blade수가 적을수록 Torque의 양은 증가하고 Blade가 6이상이변 효율이 급격히 감소함을 알 수 있다.