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삼차원 와선의 비정상 거동에 의한 원거리 음압의 수치해석
유기완,이덕주,Ryu, Ki-Wahn,Lee, Duck-Joo 대한기계학회 1997 大韓機械學會論文集A Vol.21 No.6
Far field acoustic pressure from the evolution and interaction of three-dimensional vortex filament is calculated numerically. A vortex ring is a typical example of the three-dimensional vortex filament. An elliptic vortex ring emits a strong sound signal due to significant distortion and stretching of the vortec filament. The far field acoustic pressure is linearly dependent on the third time derivatives of the vortex positions. A numerical scheme of high resolution is employed to describe in detail the elliptic vortex ring motions which ar highly nonlinear. Descretized vortex filaments are interpolated by using a parametric blending function to remove a possible numerical instability. The distorted vortex filament, owing to the self-induced and the induced velocity from the other vortex segments, is redistributed at each time step. The accuracy and efficiency of the scheme are validated by comparisons with the analytic solution of circular vortex ring interaction.
유기완(Ki-Wahn Ryu) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.8
유체를 이송시키는 배관계통에서는 펌프나 밸브의 조작에 의해서 수격현상 (water hammering phenomena)이 존재하며, 강한 충격에 의해 유체 배관계통의 부품을 손상시킬 수 있다. 이러한 현상은 실생활 수준에서 가정 내의 싱크대나 화장실에서의 밸브 작동, 저유소에서 유조차에 정량의 기름을 옮길 때 밸브의 급격한 조작에 의해 관찰되기도 하며, 시설을 관리하는 측면에서는 상수도 배관망, 수력발전소의 (특히 양수발전소) 도수로, 원자력 발전소의 펌프 교체운전 등은 물론 로켓의 액체연료 공급 배관에서 문제를 야기할 수 있어서 이에 대한 정확한 이해와 수격방지를 위한 방안이 필요하다. 수격현상의 해석을 위한 이론적인 배경은 복잡하지 않으며, 이미 고전적으로 잘 정립되어 있어 새로운 것을 요구하지는 않는다[1]. 그렇지만 이론이 확립되고 해석 코드가 보편화 됐다고 해서 위에서 언급한 수격현상이 우리 사회에서 사라진 것은 아니며 지속적으로 문제를 일으키면서 경제적인 부담을 여전히 발생시키고 있다는 점이 중요하다. 보통 저속의 비압축성 유동으로 가정하는 물 등의 배관 내 유동이 밸브나 펌프/터빈의 급작스런 작동에 의해 더 이상 무시할 수 없는 수준의 압축효과를 야기하여 배관 내에서 파동이 전달되고 반사되면서 배관벽에 충격력을 전달하는 천이 과정 현상을 보이며, 해석방법으로는 차분법 (finite difference method), 도시법 (graphic method), 그리고 특성곡선법 (method of characteristics)등이 있다. 특히 특성곡선법이 간단하면서 계산 효율이 높아 교과서적으로 많이 소개되고 있다. 본 연구에서는 배관의 특성을 나타내는 오리피스의 위치, 밸브의 작동, 배관 내경의 변화 등이 수격력에 미치는 영향을 파악하기로 한다. 배관 내의 수격현상 해석을 위해 특성곡선법을 바탕으로 실험실에서 개발한 코드(in-house code)를 적용하였다. Fig. 1은 배관에서 정상적인 흐름상태를 유지하다가 출구 밸브를 갑작스럽게 닫히는 시나리오를 갖는 한 배관계통에서 밸브 디스크 면에 작용하는 압력의 시간에 따른 변동을 보여주고 있다. 압력파의 주기적인 진동이 관찰되는데 오리피스가 장착되어 있는 경우 빠른 진폭 감소 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. [그림 본문 참조]
수평축 풍력터빈 블레이드의 이산소음과 광역소음의 수치해석
유기완(Ryu, Ki-Wahn),유병민(Yu, Byung-Min) 한국신재생에너지학회 2008 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.05
Numerical calculation for the 1MW class horizontal axis wind turbine blade has been carried out to estimate the magnitude between discrete noise and random noise. Farassat formula 1A was adopted to get the discrete noise signal, and blade element momentum theory was used to obtain the distribution of the aerodynamic data along the blade span. Fukano's approach was also adopted to calculate the unsteady aerodynamic random noise due to the Karman vortex generation at the trailing edge of the wind turbine blade. From the noise prediction for the 1MW class horizontal axis wind turbine, the frequency band of the discrete noise lies in the infrasound region, and that of the random noise lies in the audible band region.
축소형 UH-1H 로터에서의 광역소음과 이산소음의 비교
유기완(Ki-Wahn Ryu) 한국항공우주학회 2005 韓國航空宇宙學會誌 Vol.33 No.1
본 연구에서는 UH-1H 헬리콥터의 축소 로터에 대한 두께소음과 하중소음, 그리고 와류흘림에 의한 광역소음을 각각 수치계산을 통해 얻어내고, 그 크기를 비교하였다. 로터의 후류형상은 Kocurek과 Tangler의 지정후류 방법을 사용하였으며, 팁 마하수 M<SUB>T</SUB>의 범위는 0.2, 0.4, 0.8로 나누어서 유동장 계산과 그에 따른 소음해석을 시도하였다. 팁 마흐수 M<SUB>T</SUB> = 0.8에서 와류 흘림에 의한 광역 소음은 가청주파수 대역 및 A-가중함수를 고려하였을 때에 상대적으로 저주파수 특성을 갖는 두께소음이나 하중소음에 비해 작은 값을 보이는 것으로 나타났다. 특히 광역소음은 가청주파수를 벗어난 초음파 영역에서 대부분의 음압을 방사하는 것으로 나타났다. 반면 M<SUB>T</SUB>를 0.4 이하로 하였을 때에는 광역소음이 저주파수 영역으로 이동하면서 이산소음에 비해 더 소음레벨을 보이는 것으로 나타났다. 즉, 저속 회전하는 헬리콥터 로터의 경우에는 광역소음의 고려가 필수적임을 알 수 있다. The thickness, loading, and broadband noise generated from the trailing edge of the UH-1H main rotor are numerically compared each other. The Kocureck and Tangier's prescribed wake model is adopted to represent the wake geometry during the hovering motion. Three tip Mach numbers of M<SUB>T</SUB> = 0.2, 0.4, and 0.8, are selected to analyze the effects of different tip Mach numbers. At M<SUB>T</SUB> = 0.8, in considering the A-weighting and audible frequency band, the random noise is smaller than the tonal noises such as the thickness and the loading noise which have the low frequency characteristics. Especially most of the random noise frequency spread on the ultrasound region. On the other hand, below M<SUB>T</SUB> = 0.4, the band of random noise moves to the audible frequency region, and the random noise becomes larger than the tonal noise. It turns out that the random noise analysis of the rotor should be necessary at low speed operating condition.