본 연구에서는 플라잉 디스크를 이용하여 회전 운동의 유무에 따른 공력특성의 변화를 비교 분석하였다. 회전 운동이 발생하면 표면에 비대칭적으로 압력이 분포하기 때문에 롤링 모멘트가 발생하고 마그너스 효과로 측력이 발생하고 피칭모멘트, 회전감쇠모멘트가 발생하고 롤 안정성이 증가한다.

본 연구는 조류발전 터빈의 블레이드 형상 최적화 해석 시스템 개발에 대한 사전연구의 일환으로 EDISON CFD의 프로펠러 단독성능 S/W와 SNUFOAM ShipMesh Advanced 자동격자생성기를 이용하여 조류발전터빈 주위 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. TSR 조건 변화에 따라 수치해석을 수행하고 이에 대한 power, total coefficient를 동일한 조건에서 수행된 실험결과와 비교 검증하여 해석자의 신뢰도를 확인하였다.또한, 블레이드 전체를 모델링한 full body 해석과 하나의 블레이드만을 모델링한 single body 해석 결과를 비교하여 경제적이면서 정도 높은 터빈 성능해석 프로세스를 제안하였다. 조류발전 터빈의 TSR 조건 변화에 따라 낮은 TSR 조건에서는 국부적 와동발생에 의해 가 감소하는 것을 확인하였고 설계 TSR에서 가장 좋은효율을 보임을 확인하였다. 이를 통해 suction side의 압력 분포, 팁 와동의 강도 등 성능개선을 위한 주요한설계변수를 식별하였다.

대형 화물 트럭(heavy-duty truck)은 화물 적재에 용이하지만, 공기역학적으로 불리한 형상을 가진다. 이러한 단점을 극복하고자 대형 화물 트럭에는 공기저항력(aerodynamic drag)을 줄일 수 있는 여러 가지 장치가 달려있다. 본 논문에서는 디플렉터(deflector) 형상이 항력 감소에 어떠한 영향을 주며, 평판 형태와 굴곡진 형태의 디플렉터 형상에 대한 항력 계수 비교를 EDISON-CFD를 활용하여 비교하였다. 해석 결과, 측풍(side-wind)의 영향을 무시하며 차량 속도 95 km/h로 등속을 유지하는 조건에서 평판 형태의 Model 1과 바깥으로 굴곡진 Model 2에서 전체 항력 계수가 낮게 나타났다.

본 연구에서는 Scream Jet Intake에 발생하는 충격파 경계층에서 속도를 Supersonic에서 Subsonic으로 줄였을 때의 상호작용을 EDISON_CFD로 해석하기로 한다. 이상적인 공기 유동에서 충격파 경계층의 각도를 15°∼20°, 25°∼30°, 15°∼40°, 25°∼50°와 같이 두 개(5°, 25°)의 각도 차이를 두어 이중압축램프에서의 유동현상을 EDISON_CFD로 수행하고 분석하였다.

최근 저비용 및 재사용 발사체 개발 연구에 관한 관심이 증가하고 있는 추세인데, 이로 인해 노즐 내부에 핀틀 개념을 적용하여 발사체의 성능을 높이거나 스로틀링을 활용한 재사용 연구가 중요해지고 있다. 이노즐 내부에 탑재된 핀틀 형상은 노즐 성능을 결정짓는데 핵심적인 역할을 하게 된다. 따라서 본 논문에서는 핀틀 형상에 따른 압력특성과 재순환 영역의 경향성을 확인하여 추후 저비용, 재사용 발사체 개발 연구의 기초자료로 활용하고자 한다. 해석 결과 핀틀 크기보다 핀틀 각도가 성능 변화에 더 민감한 변수로 판단되었다.

Gurney Flap은 자동차의 스포일러 부분에 장착되는 고속주행용 Flap으로써 항공기에는 제한적으로 사용되고 있다. 매우 짧게 설치되는 특성이 있기 때문에 Flap의 길이를 항공기의 기준으로 10%로 증가시켜 Flap으로써의 역할을 확인해 보고자 실험을 진행하였다. Gurney Flap을 장착한 형상 3가지 모두 기본형의 NACA0012형상보다는 양력과 항력이 모두 증가하는 형상을 보였다. 양항비의 경우는 항력의 증가로 인해서 NACA0012에 비해서 모두 감소하는 것으로 나타났다. Gurney Flap은 고양력장치로 사용하기에는 다소 무리가 있지만, Dogfight와 같이 고항력장치를 사용하는 경우에는 좋은 성능을 기대할 수 있다.

본 연구에서는 극초음속 추진기관을 위한 고공환경 모사 설비 장치에서 시험부 안에 들어가는 시험 모델의 변수에 대해 고찰하였다. 시험부에 적용할 시험 모델을 대상으로 진행하고, 시험 모델 형상 변화에 따른 유동 특성을 파악하였다. 시험 모델에 대한 주요 변수는 폐색율, 각도, 받음각으로 설정하였으며, 해석은 EDISON_CFD에서 제공하는 정렬격자 기반 2차원 압축성 유동 범용 해석 SW로 진행하였다. 해석 결과를 통해 다양한 형상 변수에 따라 변화 되는 충격파 뒤의 압력층 두께를 확인 하였고, 압력층 두께가 두꺼워 질수록 시험 조건을 모사 할 수 없음을 확인하였다. 본 연구를 통해 형상 변수에 따른 극초음속 추진기관을 위한 고공모사설비에서 시험부에 적용될 시험 모델의 범위를 확인하였다.

본 연구에서는 EDISON CFD의 2D_Incomp_P 해석자를 이용하여 0.16부터 1,000,000까지 다양한 레이놀즈수에서 실린더의 유동 특성을 연구하였다. 임계 레이놀즈수 이하에서 실험값과 유사한 압력분포도를 제작하여 해석 결과의 타당성을 검증하였다. 레이놀즈수에 따른 항력계수의 그래프를 제작하여 항력계수의 값이 레이놀즈수의 변화에 대해 선형적으로 변화하는 것을 연구하였다. 같은 속도장일 때 특성길이에 따른 유동장의 차이점도 연구하기 위하여 특성길이에 변화를 주어 해석을 진행하였고, 특성길이가 길수록 박리가 빠르게 발생하는 것을 알게 되었다.

우주발사체와 항공 분야에서 초음속과 극초음속 영역에서 비행체의 항력을 최소화하기 위한 최적 형상 설계 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 마하수 2의 초음속 영역에서 대표적인 비행체 선두부 형상 3가지에 대한 수치해석을 eMEGA 프로그램을 활용해 격자를 생성하고 eDAVA 프로그램을 활용해 유동 해석을 수행하였다. 그 결과 자유유동 마하수 2의 초음속 영역에서는 선두부 형상이 뾰족한 Cone 형상이 3가지 형상중 작용하는 항력이 가장 적게 나타났고, 선두부가 무딘 형상이 극초음속 영역에서 가장 적합한 현상과 다르게 나타났다.

물 속에서 고속으로 유영하는 상당수의 어류는 긴 부리 모양의 주둥이를 가진다. 대표적으로 지구상 가장 빠른 물고기인 돛새치가 있다. 이러한 사실은 이 독특한 형상과 고속운동의 상관관계에 대해 학구적 호기심을 자아냈고 그에 따라 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 돛새치, 청새치들의 2차원 형상을 가지고 부리의 존재 유무가 항력에 미치는 영향을 분석하고 더 나아가 미사일의 spike가 항력에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 부리가 방향전환 시 기동성 증진에도 기여하는지를 알아보았다. 해석을 위해 Kflow Edison_13와 2D_Comp_P 해석자를 활용하여 동일 유동조건에서 항력계수를 비교하였다. 그리고 돛새치가 방향 전환할 때 발생하는 모멘트계수를 얻기 위해 2D_Incomp_P 해석자를 활용하였다.

"본 연구에서는 EDISON의 해석자를 활용하여 선박의 최적 운항 자세 도출과 같은 실용적 문제 해석뿐 만 아니라 자유 수면 및 대칭 경계 조건이 수직한 몰수 익형 주위 유동에 미치는 영향을 분석하는 학술적 연구를 수행하였다. 선박의 자세에 따른 저항 변화를 분석한 결과 0.5m 선수 트림에서 선체 저항이 가장 작은 것으로 나타났으며, 이는 유동 가속에 의한 선수 어깨부의 낮은 압력 및 선미부에서의 압력 회복에 의한 것이다. 반면, 1.0m 선미 트림에서 선체 저항이 가장 큰 것으로 나타났는데, 평형 상태보다 선미부의 압력 회복이 약하기 때문이다. 또한 자유 수면과 대칭 경계 조건이 날개 성능에 미치는 영향을 분석한 결과, 비현실적 대칭경계 조건으로 인해 날개 양력이 13%~16% 크게 나타났으므로 대칭경계조건을 사용할 경우에는 이러한 오차를 감안해야 한다."

슬롯판을 이용한 경사충격파와 경계층 간섭유동 제어에서, 슬롯의 각도를 바꾸어 가며 제어 성능을 비교하는 수치적 연구가 수행되었다. 기준이 되는 수직 슬롯, 각도를 달리한 6개의 case를 선정하여 하여 충격파 뒤에서 전압손실 및 경계층 안정성을 기준으로 제어 성능을 평가하였다. 수치해석 결과 모든 형상에 대해 제어하지 않은 상태보다 좋은 성능을 얻었다. 공력성능이 뛰어난 그룹과 그렇지 않은 그룹을 구분하여 슬롯과 공동 유동 구조를 분석하면서 경계층 불안정성을 야기하고 전압손실 감소에 영향을 미치는 것은 경계층과 충격파가 상호작용하는 영역에서 Vortex를 얼마나 제어할 수 있는지 여부임을 알 수 있었고, 이러한 Vortex를 얼마나 제어할 수 있는지에 따라 공력 성능이 결정됨을 파악할 수 있었다.

Leading edge thrust is generally caused by passing air flow from lower to upper surface and it is required to have sufficient angle of attack for notable leading edge thrust. To produce leading edge thrust at low angle of attack, utilizing expansion wave accompanying low pressure is able to be a solution. Fore structure changes the direction of flow, and this flow passes the projected edge. As a result, from a perspective of the edge, it is able to have high angle of attack, and artificial expansion wave is generated. This concept shows 9.48% increase of L/D in inviscid flow, at Mach number 1.3 and angle of attack 1° in maximum, and this model shows the 3.98% of increasement at angle of attack 2°. Although advantage of the artificial expansion wave decreased as angle of attack increase, it shows the possibility of aerodynamical improvement with artificial expansion wave.

Prandtl’s Lifting-line theory is the classical theory of calculating aerodynamic properties. Though it is classical method, it predicts the aerodynamic properties well. By lifting-line theory, high aspect ratio is critical factor to decrease induced drag. And ‘elliptic-similar’ wing also makes the minimum induced drag. But due to the problem of manufacturing, tapered wing is preferred and have been utilized. In this Paper, by using Edison CFD, verifying the classical lifting-line theory. To consider induced drag only, using Euler equation as governing equation instead of full Navier-Stokes equation. Refer to the theory, optimum taper ratio which makes the minimum induced drag is 0.3. Utilizing the CFD results, plotting oswald factor over various taper ratio and investigating whether the consequences are valid or not. As a result, solving Euler equation by EDISON CFD cannot guarantee the theoretical values because it is hard to set the proper grid to solve. Results are divided into two cases. One is the values are decreased gradually and another seems to following tendency, but values are all negative number.

본 연구에서는 국내에서 개발 중인 범용 수치해석 모델 에디슨을 활용하여 자동차 후미에 장착되는 리어 디퓨저에 대한 특성을 파악하기 위하여 수행되었다. 변수로는 자동차의 속도와 리어 디퓨저의 각도이며 자동차의 속도 및 리어 디퓨저의 각도 변화에 따른 자동차의 공력특성을 파악하고 이를 통해 리어 디퓨저 형상 설계 인자에 대한 자료를 확보하고자하였다. 그 결과 일정 각도 범위 내에서 최적의 자동차 공력특성이 보임을 확인하였다.

본 연구에서는 유/무인 우주발사체의 재진입모듈에 적용되는 Heat-Shield(열차단막)의 형상에 따른 유동특성을 수치해석으로 분석했다. 재진입모듈이 지구의 대기권을 다시 진입하는 환경(고도 70km)을 기준으로 해석을 진행했다. 열차단막의 형상은 평판, 곡률이 다른 타원으로 나누었으며, 각 형상별 유동특성을 확인했다. 결론적으로 재진입 모듈의 형상에 따라 압력과 속도분포를 기준으로 열적인 분포를 예상했으며, 계산된 항력계수를 비교했다. 단순한 유동으로 열적 분포를 예상한 것에 한계가 있지만 대기권 재진입 모듈의 2차원 설계에 도움이 될 형상기준을 제시했다. 수치해석은 모두 Edison_CFD에서 제공하는 툴을 이용해 수행했으며, 전처리에는 e-mega (structured)을 후처리에는 e-dava를 이용했다. 해석 solver는 ‘정렬격자기반 2차원 압축성 유동 범용해석 소프트웨어’를 이용했다.

본 연구에서는 초고속 자기부상열차의 단면도를 통하여 2-D형상을 모델링하고 이를 기반으로 항력과 유동 특성에 대한 분석을 수행하였다. 유동의 마하수가 0.3 이상임을 고려하여 압축성 모델이 사용되었고, 난류모델은 Menter’s k-w SST(Shear Stress Transport)모델을 적용시켰다. 2-D 해석과 자기부상열차의 특성상 열차가 공기중에서 주행하고 있는 것으로 가정하고 공력 특성을 해석하였다.

기존 우산의 단점을 보완한 발명품, 공기우산이 개발되었다. 하지만 공기우산의 단점인 짧은 사용시간을 보완하기 위해 강우량에 따라 적절하게 공기 분사압을 변화시키는 것뿐만 아니라 공기우산의 사용인원의 조절을 위해 압력비와 분사구 형태에 따른 우산의 효과를 알아보는 것이 실 사용에 중요한 요소일 것이다. 이에따라 본 연구에서는 우산 앞 부분의 분출구 형상과 자유류와의 분사 압력비에 따른 자유류의 방어 능력을 확인해 보았다. 평면 분사구에서 압력비가 1.3, 1.5인 구간에서는 우산의 효과를 나타낼 수 없었고 압력비가 1.5인 구간부터 삼각형 분사구와 육각형 분사구에서 우산의 형태가 나타남을 알 수 있었다. 압력비가 2.0인 구간에서 육각형 분사구의 경우 통상적인 우산의 형상을 보이기 시작하는 것을 알 수 있다.

본 연구에서는 지면효과의 영향을 비행체의 형상에 따라 비교하기 위해 에어포일, 플랩을 장착한 에어포일 그리고 플라잉디스크를 EDISON_CFD를 통해 해석하고자 한다. 받음각 0°, 5°, 10°에 대하여 마하수 0.18,단위 길이 당 레이놀즈수 3.78×10-5/m의 유동조건에서 2차원 범용 소프트웨어인 KFLOW_EDISION_13의 S-A Turbulent Model을 이용하여 지면과의 높이를 형상 코드길이를 기준으로 0.25c, 0.5c, 1c, 3c로 변경하면서 해석을 수행하였다. 그 결과 세 형상 모두 일반적인 지면효과인 지면과 가까울수록 양력계수는 증가, 항력계수는 감소하여 양항비가 증가하는 경향을 보여주었다. 하지만 일부 예외적인 부분을 확인하여 분석을 실시하였다.

버드 스트라이크는 항공기 안전에 큰 위협을 주고 있다. 새를 막기 위하여 공항에서 여러 가지 방법들을 이용해 새를 쫓고 있지만 임시방편인 경우가 많거나 근본적인 방법은 아니다. 본 연구에서는 이러한 버드 스트라이크를 막기 위하여 새를 막는 장치를 엔진 흡입구에 장착하고, 이 흡입구가 엔진 흡입구의 성능에 어떠한 영향을 주는지 알아보려고 한다.