익형 형상 설계를 위한 실수기반 적응영역 다목적 유전자 알고리즘 연구

정성기(Sung-Ki Jung),김지홍(Ji-Hong Kim) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.7

본 연구에서 익형 형상 설계를 위해 전역적 다목적 최적화 기법인 적응영역 다목적 유전자 알고리즘 코드를 개발하였다. 저마하수에서 최대 양력과 순항조건에서 최대 양항비를 동시에 만족시키기 위해 목적함수로 양력계수와 양항비를 선정하였으며, 익형 형상 설계를 위해 PARSEC 기법을 이용하였다. 그 결과 참조 익형 대비 나은 공력 특성을 나타내는 2개의 익형이 선택되었으며 최대 양력과 양항비는 첫 번째 익형에 대해 약 4.89%, 5.38% 증가하였으며, 두 번째 익형에 대해 약 7.13%, 4.33% 증가하였다. In this study, the real-coded adaptive range multi-objective genetic algorithm code, which represents the global multi-objective optimization algorithm, was developed for an airfoil shape design. In order to achieve the better aerodynamic characteristics than reference airfoil at landing and cruise conditions, maximum lift coefficient and lift-to-drag ratio were chosen as object functions. Futhermore, the PARSEC method reflecting geometrical properties of airfoil was adopted to generate airfoil shapes. Finally, two airfoils, which show better aerodynamic characteristics than a reference airfoil, were chosen. As a result, maximum lift coefficient and lift-to-drag ratio were increased of 4.89% and 5.38% for first candidate airfoil and 7.13% and 4.33% for second candidate airfoil.

적합직교분해를 이용한 로터 블레이드의 차수축소모델 구축 및 공력특성 분석

정성기(Sung-Ki Jung),느고콩덕(NgoCong Duc),양영록(Young-Rok Yang),조태환(Tae-Hwan Cho),명노신(Rho-Shin Myong) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.11

본 연구에서는 전진 비행하는 헬리콥터 로터 블레이드 표면의 압력장에 대한 공력 특성 분석 및 차수축소모델 구축을 위해 적합직교분해 (POD) 방법을 이용하였다. 에너지가 큰 특정 모드를 기반으로 전진 비행하는 비정상 로터 블레이드에 대한 공기역학적 특성을 분석하였으며, CFD 계산 결과의 검증을 위해 제자리비행에 대한 실험 결과와 비교하였다. 수렴속도를 향상시키기 위해 Multi-grid 기법을 사용하였으며, 회전하는 로터 블레이드 주위의 비정상 유동을 모사하기 위해 슬라이딩 격자를 이용하였다. 그 결과 240개의 Snapshot에 대해 에너지율 99% 이상을 포함하는 지배적인 POD 모드 7개가 선정되었으며, POD 모드와 전개 계수를 이용하여 차수축소모델을 성공적으로 구축하였다. The proper orthogonal decomposition (POD) method can identify principal modes that optimally capture the energy content from large multi-dimensional data set. In this study unsteady pressure fields on the rotor blade surface of a helicopter in forward flight are expressed by a reduced order model based on the POD method. Special modes containing high energy are analyzed to investigate the aerodynamic characteristics in more efficient way. The CFD simulation of flowfields around helicopter rotor blade in hovering motion is also conducted to validate its prediction with experimental result. In the process 7 modes containing energy ratio 99% from 240 snapshots information are identified and utilized to construct a reduced order model.

KC-100 항공기의 표면발생 Icing 형상 및 공력 영향성 연구

정성기(Sung-Ki Jung),이창훈(Chang-Hoon Lee),신성민(Sung-Min Shin),명노신(Rho-Shin Myong),조태환(Tae-Hwan Cho),정훈화(Hoon-Hwa Jeong),정재홍(Jae-Hong Jung) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.6

비행 중 대기조건에 의한 결빙은 항공기 안전성과 직결되며, 특히 항공기 표면 발생 결빙은 공력 특성 변화를 야기하여 제어면 성능을 저해하는 요소가 된다. KC-100 항공기의 결빙에 의한 공력 영향성 조사를 위해 결빙 전문 CFD 코드인 FENSAP-ICE를 이용하였다. 항공기의 공력 특성을 대표하는 주날개 단면 익형을 먼저 고려하고 다음으로 전기체 형상에 대해 결빙 해석을 수행하였다. 또한 Anti-Icing 및 De-Icing 장치 설계를 위해 항공기 부품별 결빙 영역 및 결빙 증식 크기를 조사하였다. 결빙 영역은 주날개 및 수평 꼬리날개의 앞전에서 단면 코드길이 기준 약 7.07%, 11.2% 범위를 나타냈고, Wind Shield의 경우 약 16.7%에서 결빙이 발생하였다. 결빙에 의한 공력특성 변화의 경우, 받음각 0도에서 KC-100 항공기의 양력은 64.3% 감소한 반면 항력은 55.2% 증가하였다. In-flight icing is a critical technical issue for aircraft safety and, in particular, ice accretions on aircraft surfaces can drastically impair aerodynamic performances and control authority. In order to investigate icing effects on the aerodynamic characteristics of KC-100 aircraft, a state-of-the-art CFD code, FENSAP-ICE, was used. A main wing section and full configuration of KC-100 aircraft were considered for the icing analysis. Also, shapes of iced area were calculated for the design of anti-/de-icing devices. The iced areas around leading edge of main wing and horizontal tail wing were observed maximum 7.07% and 11.2% of the chord length of wing section, respectively. In case of wind shield, 16.7% of its area turned out to be covered by ice. The lift of KC-100 aircraft were decreased to 64.3%, while the drag was increased to 55.2%.

과냉각대형액적 충돌예측을 위한 오일러리안 기반 수치 모델링

정성기(Sung-Ki Jung),김지홍(Ji-Hong Kim) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.8

외부 환경조건에 의한 항공기 위협인자로서 과냉각 대형 액적은 그 중요성이 지속적으로 보고되고 있다. 이러한 대형 액적의 거동은 상대적으로 작은 액적과 달리 그 형태가 변화하며 액적이 표면과 충돌시 파편이 발생하는 등 다양한 물리적 특성을 나타낸다. 이러한 대형 액적의 거동을 시뮬레이션 하기 위해 비정렬 격자계 기반 2차원 압축성 Navier-Stokes 코드와 액적 거동 시뮬레이션 코드를 개발하였다. 또한 대형 액적의 물리적 현상을 모사하기 위해 반경험적 기법에 기반한 액적항력모델과 액적-고체표면 충돌 모델을 기존 액적장 지배방정식의 액적항력계수 및 경계면의 수치적 경계조건으로 적용하였다. 그 결과 풍동 시험과 액적충돌 영역 및 최대 축적율은 매우 유사하게 나타난 반면 NACA23012 익형의 아랫면 주위 축적율의 경향은 풍동 시험보다 다소 크게 나타났다. Supercooled large droplet issues in aircraft icing have been continually reported due to the important safety considerations. In order to simulate the impingement behavior of large droplets, a two-dimensional and compressible Navier-Stokes code was developed to determine the flow field around the test model. Also, the Eulerian-based droplet impingement model including a semi-empirical approach for the droplet-wall interaction process and droplet break-up was developed. In particular, the droplet-wall interactions were considered as numerical boundary conditions for the droplet impingement simulation in the supercooled large droplet conditions. Finally, the present results were compared with the experimental test data and the LEWICE results. The droplet impingement area and maximum collection efficiency values between present results and wind tunnel data were in good agreements. Otherwise, the inclination of collection efficiency of the present result is over-predicted than the wind tunnel data around a lower surface of the NACA 23012 airfoil.

효율적 결빙 시험을 위한 절단 익형 형상 연구

정성기(Sung-Ki Jung),이창훈(Chang-Hoon Lee),나그드위 수리야칸트(Suryakant Nagdewe),명노신(Rho-Shin Myong),조태환(Tae-Hwan Cho) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.6

결빙 관련 풍동 시험은 과냉각된 액적과 모델의 상사성을 고려하여 실제 크기 모델에 대해 풍동 시험이 이루어져야 하나 풍동 시험장의 공간적 재한으로 전기체에 대한 항공기 결빙은 제한적 혹은 항공기 구성품 단위별로 풍동 시험이 수행된다. 제한된 공간의 결빙 풍동 시험장에서 전기체 형상과 유사한 축척율과 결빙 영역을 조사하기 위혜 본 연구에서는 일차적으로 실제 크기의 익형에 대해 Truncated Flapped 개념을 적용하였다. Flap의 변위각에 따른 압력 분포와 축적율의 경향성을 실제 크기의 익형과 Truncated Flapped 익형을 비교한 결과 정량적, 정성적으로 매우 유사한 경향을 나타냄을 확인하였다. The evaluation of supercooled water droplet impingement characteristics of full-scale aircraft components in wind tunnels under icing conditions has been severely limited by the relative size of the component and the test facility. The concept of truncated airfoil sections has been suggested in order to extend the operational range of icing tunnels. With proper deflection of the small trailing-edge flap on the truncated airfoil the local pressure distribution may remain very close to that of the full-scale airfoil. In this study the shape of a truncated flapped airfoil is investigated for various deflection angles. To validate the truncated flapped airfoils, air flow and collection efficiency over the truncated airfoil are compared with the results of the full-scale airfoil obtained from the state-of-the-art icing simulation code.

천음속 영역의 조파항력 감소를 위한 효율적인 전역적 최적화 기법 연구

정성기(Sung-Ki Jung),명노신(Rho-Shin Myong),조태환(Tae-Hwan Cho) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.3

유전자 알고리즘은 공기역학적 최적 형상 설계를 위해 매우 유용한 도구임에도 불구하고 인구수 기반의 탐색 알고리즘이 내포하고 있는 과도한 계산 시간으로 말미암아 제한적으로 적용된다. 본 연구에서는 과도한 계산 시간을 줄이고 정확한 최적해를 유도하기 위해 근사모델인 역전파 신경망과 전역적 최적화 기법인 실수기반 적응영역 유전자 알고리즘을 결합한 하이브리드 기법을 제안한다. 그 결과 하이브리드 기법이 에어포일의 항력 및 최적화 계산 시간 측면에서 일반적인 유전자 알고리즘 대비 14%, 33% 향상된 결과를 나타내었다. The use of evolutionary algorithm is limited in the field of aerodynamics, mainly because the population-based search algorithm requires excessive CPU time. In this paper a coupling method with adaptive range genetic algorithm for floating point and back-propagation neural network is proposed to efficiently obtain a converged solution. As a result, it is shown that a reduction of 14% and 33% respectively in wave drag and its consumed time can be achieved by the new method.

항공기 공력특성 예측을 위한 Navier-Stokes 방정식 기반의 정적 유체-구조 연계 해석 시스템

정성기(Sung Ki Jung),두옹안호앙(Hoang Anh Duong),이영민(Young Min Lee),이진희(Jin Hee Lee),명노신(Rho Shin Myong),조태환(Tae Hwan Cho) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.6

최근 구조변형을 고려한 항공기의 공력특성을 계산하는데 필요한 CFD와 CSD 기법이 연계된 FSI 시스템에 관한 관심이 증대하고 있다. 본 연구에서는 유체유발 구조 변형을 고려한 수렴된 구조형상에 대한 공력특성 예측을 위해 유체-구조 연계 시스템인 FSI(Fluid-Structure Interaction)를 구축하였다. 각 모듈의 연계, 특히 CSD와 CFD의 결합 및 변형된 형상에 대한 공력격자 재생성을 위해 VSI(Volume Spline Interpolation)와 격자 변형 코드를 개발하였으며, 공력과 구조의 해석 모듈로 상용 프로그램인 FLUENT와 NASTRAN을 사용하였다. 구축된 시스템을 DLR-F4 날개에 적용하여 정적 유체-구조 연구를 수행하였으며, 그 결과 마하수 0.75에서 변형된 형상에 대한 양력 및 항력 계수는 약 20.26%, 18.5% 감소하는 것으로 나타났다. Recently there are growing interests in calculating aerodynamic characteristics of aircraft configurations with structural deformation using the FSI(Fluid-Structure Interaction) system in which CFD(Computational Fluid Dynamics) and CSD(Computational Structure Dynamics) modules are coupled. In this paper the FSI system comprised of CAD, CFD, CSD, VSI(Volume Spline Interpolation) and grid deformation modules was constructed in order to investigate aerodynamic characteristics of the deformed shape. In the process VSI and grid generation modules are developed to combine CSD and CFD routines and to regenerate the aerodynamic grids for the deformed shape, respectively. For the CFD and CSD analysis, commercial programs FLUENT and NASTRAN were used. As a test model, DLR-F4 wing configuration was chosen and its aerodynamic characteristics were calculated by applying the static FSI system It was shown that lift and drag coefficients of the wing at mach number 0.75 are reduced to 20.26% and 18.5%, respectively, owing to the structural deformation.

삼각 Ballute이 부착된 발사체의 수치적 공력해석 연구

양영록,정성기,박지혁,안성호,김병수,조태환,Yang, Young-Rok,Jung, Sung-Ki,Park, Ji-Heok,Ahn, Sung-Ho,Kim, Byoung-Soo,Cho, Tae-Hwan 한국군사과학기술학회 2009 한국군사과학기술학회지 Vol.12 No.6

Numerical flow-filed computations have been conducted around a projectile with a triangular ballute at Mach numbers of 0.3 ~ 0.9 and angles of attack of $0^{\circ}\;{\sim}\;30^{\circ}$. The expansion shape of a triangular ballute has been determined from both the manufacturing dimensions and the wind tunnel test results. It has been assumed that the shape does not alter after the ballute has been expanded completely. The computed results showed a good agreement with the wind tunnel test results. A sensitivity analysis on the aerodynamic coefficients has been performed to evaluate the quantitative effects on the flight performance. Trajectory simulation results were also in good agreement with the flight test results.

자몽씨 추출물을 함유한 Eudragit E100 미세캡슐의 제조 및 김치에 대한 영향

김한수(Han-Soo Kim),정성기(Sung-Ki Jung),조성환(Sung-Hwan Cho),구재관(Jae-Gwan Ku),이승철(Seung-Cheol Lee) 한국식품영양과학회 2003 한국식품영양과학회지 Vol.32 No.8

김치의 과숙성을 조절한 고품질화를 위하여 pH 5.0 이하의 산성에서 용해되는 Eudragit E100으로 자몽씨 추출물(GFSE)을 함유한 미세캡슐을 아세톤/액체 파라핀 방법으로 제조하였다. 분산제로 첨가한 aluminium tristearate의 함량에 따라 89.39∼92.13%의 수율을 나타내었으며, aluminium tristearate의 양에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 첨가한 aluminium tristearate 함량이 증가할수록 미세캡슐의 크기는 작아지는 경향을 보였는데, 12%의 aluminium tristearate가 존재할 때, GFSE를 함유한 Eudragit E100 미세캡슐은 200 μm 이상이 50.42%, 150~200 μm의 범위 내의 것이 36.11%, 100~150 μm 범위의 것이 11.28%, 100 μm 이하의 것이 0.17%의 입자 분포를 나타내었다. Eudragit E100 미세캡슐은 전자현미경으로 구형으로 관찰되었다. Eudragit E100을 pH를 달리한 완충용액에 저장하였을 때, 함유된 GFSE는 pH 3, 4, 5, 6의 조건에서는 1일 만에 내부의 GFSE가 모두 용출되었고 pH 7에서는 9일 후에 약 70%의 GFSE가 용출되었다. 또한, 김치에 첨가하여 저장하였을 때, GFSE 함유 Eudragit E100 미세캡슐의 양이 증가할수록 저장 기간 2일까지는 김치의 pH 저하를 완화시켰으나, 3일 이후에는 큰 영향을 주지 못하였다. 총균수와 젖산균의 경우에서도 GFSE의 첨가량이 증가할수록 각각 감소하는 경향을 나타내었으나 pH에 의한 엄밀한 방출은 관찰되지는 않았다. Microcapsules were prepared by coacervation method using acetone/liquid paraffin system to control the ripening of kimchi. Eudragit E100, which was soluble at below pH 5.0 in aqueous solution, was used to make microcapsules to be sensitive to acidity of kimchi. The microcapsules with Eudragit E100 containing grapefruit seed extract (GFSE) showed the highest yield of 92.13%, the size of microcapsules was decreasing as increasing the amount of aluminium stearate, a dispersing agent. Morphology of the microcapsules determined by scanning electron microscopy showed spherical forms. GFSE, encapsulated antimicrobial agents, was quickly released at acidic buffer (pH 4, 5, 6) within 1 storage day. However, 70% of encapsulated GFSE in Eudragit E100 microcapsules was continuously released at pH 7 till 3 days, and it was sustained till 9 days. Characteristics of kimchi containing microcapsules of GFSE were analysed with ripening period. Decease of pH in kimchi was retarded with the added GFSE microcapsules till 2 days of fermentation, but GFSE did not affect pH in kimchi after 3 days. Total numbers of microorganisms and lactic acid microorgansms in kimchi were decreased with increasing the amount of the added GFSE microcapsules, however, the effect of controlled released GFSE from pH sensitive Eudragit E100 microcapsules was hard to detect. These results suggest the possibility of pH sensitive microcapsules for high quality of kimchi.

유도전동기의 소음저감을 위한 DSP기반 PWM인버터의 랜덤 캐리어 주파수 변조기법의 구현

鄭榮國(Young-Gook Jung),羅碩換(Seok-Hwan Na),任永徹(Young-Cheol Lim),鄭聖基(Sung-Ki Jeong) 대한전기학회 2003 전기학회논문지 B Vol.52 No.12