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이관중(Kwanjung Yee) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.1
본 논문에서는 직렬 배치된 익형이 동시에 플래핑 운동을 할 때의 추력 생성 과정과 유동특성에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 익형의 운동 주파수, 진폭 및 전ㆍ후방익형 간의 상대거리 등에 대한 계산을 체계적으로 실시하여 다음과 같은 사실을 확인할 수 있었다. 먼저, 위상차 없이 전ㆍ후방 익형이 동시에 병진운동을 할 경우 대부분의 주파수와 진폭 영역에서 후방익형의 추력과 추진효율이 최대화됨을 알 수 있었다. 플래핑 진폭이 0.2 코드, 무차원주파수가 0.75일 경우, 후방익형의 추진효율이 전방익형보다 37% 이상 개선되는 것으로 계산되었다. 단, 익형의 운동 진폭과 주파수가 임계치를 초과할 경우 전방익형의 뒷전와류에 의해 후방익형의 앞전와류의 강도가 강화되면서 전체적인 추력과 효율이 저하될 수 있다. 둘째, 전ㆍ후방익형이 180도의 위상차를 갖고 운동을 할 경우에는 전방익형의 후류와 후방익형이 서로 반대방향으로 상호작용을 함으로써 결과적으로 공력특성이 악화되는 것을 알 수 있었다. 셋째, 후방익형의 배치 위치에 따른 특성은 수평방향으로는 두 익형사이의 거리가 멀어질수록 추력과 효율이 동시에 떨어지며, 수직방향 위치변화에 따른 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. In this study, the thrust generation by simultaneous flapping airfoils in tandem configuration is parametrically studied with respect to flapping frequency, amplitude and relative location. Navier-Stokes solver with overset grid topology is employed to calculate the unsteady flowfields. The computation results indicate that when the two airfoils stroke in-phase - flapping phase lag is zero - the maximum propulsive efficiency and thrust can be obtained for most frequency and amplitude range. At a flapping amplitude of 0.2 chord and a reduced frequency of 0.75, the propulsive efficiency of aft airfoil is enhanced by about 37% compared with that of forward airfoil. However, if flapping frequency exceeds some critical value, the strength of the leading edge vortex of aft airfoil is fortified by the trailing edge vortex of the forward airfoil, resulting in poor propulsive efficiency. It is also found that out-of-phase flapping has relatively low propulsive efficiency and thrust since vortical wake of the forward airfoil interacts with the leading edge vortex of aft airfoil in the unfavorable fashion. The total thrust and propulsive efficiency are shown to decrease with the horizontal miss distance of the aft airfoil. On the contrary, the vertical miss distance has little effect on the overall aerodynamic performance.
이관중(Lee Kwan Joong),이승수,조진연 한국산업응용수학회 2007 한국산업응용수학회 학술대회 논문집 Vol.2 No.1
중첩격자기법(Chimera Grid method)은 독립적으로 구성된 격자를 중첩시켜 하나의 격자계를 만드는 방법을 말한다. 따라서 복잡한 형상을 가진 유동장 해석과, 격자계간 상대운동이 있는 비정상 유동장 해석에 많이 사용되고 있다. 그러나 내삽을 통해 격자계간의 유동정보를 전달하는 과정에서 Orphan Cell 발생 시 수치해의 성능저하를 가져온다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 전산구조 분야에서 개발된 무요소 보간 기법 중 이동 최소자승법(Moving Least Squares Method)을 도입하였다. 기존의 중첩격자기법의 내삽과정을 위 이동최소자승법으로 대체하여, 다양한 유동장에 적용하였다. 이로부터 기존의 중첩격자기법의 결과와 비교, 해의 질이 향상됨을 확인 하였다.
이관중(K. Lee),이승수(S. Lee),조진연(J.Y. Cho) 한국전산유체공학회 2008 한국전산유체공학회지 Vol.13 No.1
Chimera grid methods have been widely used in Computational Fluid Dynamics due to its simplicity in constructing grid systems over complex bodies, and suitability for unsteady flow computations with bodies in relative motion. However, the interpolation procedure for ensuring the continuity of the solution over overlapped regions fails when the so-called orphan cells are present. We have adopted the MLS(Moving Least Squares) method to replace commonly used linear interpolations in order to alleviate the difficulty associated with the orphan cells. MLS is one of the interpolation methods used in mesh-less methods. A number of examples with MLS are presented to show the validity and the accuracy of the method.