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김철완(Cheolwan Kim),최동훈(Dong-hoon Choi) 한국항공우주연구원 2011 항공우주기술 Vol.10 No.1
100인승 이하의 쌍발 터보프롭 항공기의 날개 형상에 대한 최적 설계를 수행하였다. 최적설계는 2단계로 이뤄져 있는데 먼저 꼬리날개의 높이에 대한 방향안정성을 분석하였고 방향 안정성을 갖는 높이에 대해 순항조건에 대해 항력을 최소로 하는 날개의 최적형상을 결정하였다. 방향안정성 분석은 Vorstab를 통해 이뤄졌고, 최적형상은 Piano를 활용하여 결정하였으며 공력해석은 점성을 고려한 Fluent 코드를 활용하였다. 최적설계 결과 약 10 count의 항력을 감소하였다. Optimized design was performed for a subsonic aircraft wing. The subsonic aircraft is dual turbo-prop and carrying less than 100 passengers. The cruise speed is Mach 0.6. The design was performed by two stages. The first stage is to decide the height of horizontal tail by analyzing the directional stability with Vorstab and then, the optimized wing configuration was selected with Piano, a optimizer commercially available. Fluent, a commercial CFD software was utilized to predict the aerodynamic performance of the aircraft. Drag of the aircraft was minimized with maintaining constant lift for cruise. The optimization reduced 10 counts from the initial wing configuration.
전산해석을 활용한 두께비 18%익형(Case1)의 공력특성 분석
김철완(Cheolwan Kim),이융교(Yung-gyo Lee) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.3
두께비 18% 익형(KARI-11-180)에 대한 공력특성 분석이 전산해석기법을 활용해 수행되었다. 익형주위의 격자는 벽면에서 수직으로 투영하여 경계층 격자를 형성하였고 익형 후방에는 정밀한 후류 예측을 위해 조밀한 격자를 위치하였다. 원방경계까지의 거리는 익형코드의 100배로 정하였고 익형시험결과와의 비교를 위해 자유류 속도, 익형 코드 및 Reynolds수를 풍동시험과 동일하게 정하였다. 또한 난류 모델은 천이지점 예측이 우수한 transition SST 및 DES 모델을 사용하였다. 3차원 전산해석은 세장비가 2와 5인 익형모델에 대해 수행되었는데 양력은 풍동시험결과보다 높은 값을 항력은 낮은 값을 예측하였다. Aerodynamic analysis for the airfoil, KARI-11-180 having 18% thickness ratio, was performed with CFD techniques. The boundary layer grid was generated by projecting the wall grid normally and fine grid was placed behind the trailing edge to capture the wake accurately. The distance to the far boundary is 100 chords and the flow condition is same as the wind tunnel test condition. Transition SST and DES turbulence models were utilized for accurate prediction of the transiton point. The predicted lift is higher but the drag is predicted lower than the wind tunnel test. 3-dimensional results with airfoil models of which aspect ratio were 2 and 5 were compared with 2-dimensional results.
김철완(Cheolwan Kim),장병희(Byung Hee Chang),이장연(Jang-Yeon Lee) 한국유체기계학회 2006 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.- No.-
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(Cheolwan Kim),조태환(Tae-hwan Cho),이대성(Dae-sung Lee),이권희(Kwon-hee Lee) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11
Various types of wind turbine are classified briefly and the concept of blade element method is also explained. Computational Fluid Dynamics(CFD) was applied to Mexico blade for aerodynamic analysis. Hybrid grid system was utilized for CFD analysis and its grid number is about 50 million. Vortex sheet generated from blade tip was captured up to 1,800°. Wind tunnel test for scaled model of Mexico blade was carried out at Korea Aerospace Research Institute(KARI) and blade torque was measured for various conditions and its results present good consistency. However the comparison between KARI test results and Mexico blade because of the inaccuracy of measured Mexico blade torque.
김철완(Cheolwan Kim),정진덕(Jindeog Chung) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.10
본 논문에서는 CRW 무인 항공기에 사용되는 타원익형과 전기체의 공력해석 및 동체와 로터를 연결하는 허브주위의 공기역학적 현상에 대한 분석을 수행하였고 허브로 인한 항력 증가를 감소할 수 있는 방안을 모색하였다. 또한 항력 감소를 위해 제안한 fairing 장착방법을 풍동시험을 통해 그 효과를 확인하였다. In this study, CFD analysis for 2D ellipse and 3D CRW UAV are performed. Furthermore, flow analysis around a hub connecting body and rotor is analyzed and a strategy to reduce the drag caused by the hub is sought. Also, the idea of fairing installation is confirmed by a wind tunnel test.
이융교(Yung-Gyo Lee),김철완(Cheolwan Kim),조태환(Tae-Hwan Cho) 한국항공우주연구원 2010 항공우주기술 Vol.9 No.1
본 연구에서는 높은 양력을 얻기 위하여 플랩 형상 최적 설계를 시도하였다. 플랩 형태는 플랩 중에서 가장 효율이 좋은 파울러 플랩(fowler flap)이다. 플랩 설계는 최적화 기법을 활용하여 진행하였고 최적화의 초기 형상은 general aviation airfoil과 Wentz 등이 개발한 플랩이다. 최적화 방법으로는 반응면 기법 (Response Surface Method)이 사용되었으며, Hicks-Henne 형상함수가 사용되었고, GA(W)-1 익형과 fowler flap이 조합된 형상의 유동장에 대하여 Navier-Stokes 해석을 수행하였다. 상용 최적화 프로그램인 Visual-Doc, 격자 생성 프로그램인 Gambit/Tgrid, 그리고 유동해석에는 Fluent를 이용하였다. 플랩의 윗면 형상과 gap에 대한 최적화를 수행하여 착륙조건에서의 양력이 증가하였다. 초기 형상과 최적화된 형상의 공력특성 변화를 관찰하기 위하여 항우연의 1m 풍동에서 시험을 수행하였다. 최적화된 형상은 대체로 예측치와 비슷한 경향을 보이나, 이른 실속이 관찰되었다. 또한, 날개와 플랩 간의 간격을 설계치보다 좁혀 줌으로써 양력특성이 향상됨을 알 수 있었는데, 이는 설계시 사용된 난류 모델의 영향이라 판단된다. In the present paper, a flap was optimized to maximize the lift. A 2-element fowler flap system was utilized for optimization with an initial shape of general aviation airfoil and a flap shape designed by Wentz. Response surface method and Hicks-Henne shape function were implemented for optimization. 2-D Navier-Stokes method was used to solve flow field around a GA(W)-1 airfoil with a fowler flap. Commercial programs including Visual-Doc, Gambit/Tgrid and Fluent were used. Upper surface shape and the flap gap were optimized and lift for landing condition was improved considerably. The original and optimized flaps were tested in the KARI's 1-m low speed wind tunnel to examine changes in aerodynamic characteristics. For optimized flap tests, the similar trend to prediction could be seen but stall angle of attack was lower than what was expected. Also, less gap than optimized design delayed stall and produced better lift characteristics. This is believed to be the effect of turbulence model.