어뢰의 목적은 대상을 격추시키는 것이다. 이 목적을 위해서 유도어뢰가 개발되기도 했으며, 목적을 방해 하기위해서 유인어뢰가 개발되기도 했다. 유인어뢰, 유도어뢰 모두 임무를 달성하기 위해서는 빠른 속도가 필요하며 항력감소에 관한 연구가 필요하다. 연구방법에 있어서 자연생물의 형상을 생체 모방하는 방법을 채택하는 사례가 있다. 본 연구에서는 해양생물의 생체 모방 방법을 선택했다. EDISON_CFD Software의 2D_Incomp_P 해석자를 사용하여 5가지의 해양생물 형상과 어뢰 형상 간의 유동해석을 통해 항력계수, 역압력구배, Stream Line Configuration을 비교 후 항력감소로 적합한 기하학적 특성에 관해 분석했으며, . 유동해석을 진행하기 전에 해석 결과에 대한 신뢰성, 정확성을 확보하기 위해 해석 결과 검증 단계를 실시했다.

본 연구에서는 지면효과를 받는 날개의 공기 역학적 특성을 수치적으로 추정하였다. 날개 단면의 고도, 받음각을 주요 파라미터로 하여 이 파라미터들의 대칭 및 비대칭 날개 주위의 유동 및 날개에 작용하는 항력, 양력과 표면 압력 분포에 대한 영향분석을 수행하였다. 2D_Incomp_P를 이용하여 자유 수면을 벽으로 가정하여 Free-Slip 및 No-slip조건의 두가지 벽면 경계조건을 부여한 단상 유동해석과 edWAVE2d를 이용하여 실제와 같이 자유 수면을 포함한 이상 유동해석을 수행하였다. 수치 사뮬레이션 결과, 고도가 0.2 이하에서 지면효과로 인해 양력이 커지고, 양항비 관점에서는 비대칭날개가 대칭날개보다 더 효율이 좋을 것으로 추정되었다.

After Sung-Bin Yun won the gold medal at the Pyeongchang Winter Olympics, the interest in skeleton has increased in Korea. In order to shorten the completion record and to secure the athlete’s safety, it needs to minimize not only the drag but also lift and pitch moment acting on the skeleton sledge with the athlete. In this study, the aerodynamic characteristics of the skeleton sledge including the rider was analyzed using 2 dimensional CFD simulations with changing riding posture, such as angles of head and ankle, the shape of helmet and advancing speed. From the simulations results, it was found that upward head-angle and upward ankle angle are good to ensure stability, whereas the downward head angle has advantage in speed.

A380 등 대형 항공기들은 활주로 거리의 제한으로 인해 착륙할 수 있는 공항의 규모에 제한을 받고 있다. 본 연구에서는 plain flap의 길이와 각도를 변인으로 하여 양력 계수와 항력 계수를 계산하고 이를 통해 이륙 거리를 산출하였다. 그 결과 n도, n%로 plain flap을 사용하였을 때 이륙거리를 줄이는데 효과적임을 확인하였다.

본 연구에서는 날개안정분리철갑탄이 포신에서 발사되는 순간 받는 항력을 최소화하기 위한 이탈자 형상을 모델링하였다. 연구를 위해 날개안정분리철갑탄의 Baseline으로 3BM-42를 설정하였고 이후 Baseline에서의 초도 해석을 통해 해당 Baseline에서 항력에 영향을 줄 수 있는 총 4가지의 Parameter를 선정하였다. 각 Parameter의 값이 변함에 따른 항력계수의 변화를 Edison CFD simluation을 통해 정량적으로 분석하였다. 분석된 값을 바탕으로 추후 항력을 최소화하면서 이탈자가 관통자에 영향을 주지 않는 조건을 만족시키는 최적화된 형상을 제안하고자 한다.

본 연구에서는 두 건물의 구조에 따른 유체의 흐름에 대해 조사하였다. 최근 도심 내 열섬 현상이 심해지고 도심 내부의 오염물들이 증가함에 따라 이를 완화하기 위한 건물들의 배치가 중요한 화두가 되고 있다. 비압축성 유동이 좁아지는 파이프를 만나면 유속이 빨라지고 유동의 모멘텀이 증가하는 원리를 이용하여 건물의 배치를 하게 된다면 도심 중앙의 열섬 및 오염물이 환기가 더 잘 될 것이다. 따라서 두 건물의 각도와 거리를 바꾸어 줌으로써 입구와 출구의 유선속을 비교해 주었다. 그 결과 각도와 거리를 작게 해줄수록 도심내부의 환기가 효율적으로 이루어질 수 있다는 결론에 도달하였다.

미끄럼 베어링의 유막은 스케일로 매우 얇다. 그러나 유막의 두께가 충분하지 않으면 축과 베어링이 직접적으로 접촉하게 되어 마모, 저널 파괴 등의 현상이 발생한다. 본 연구에서는 베어링에 가해지는 압력분포를 EDISON에서 제공하는 프로그램을 통해 해석하였다. 온도에 따른 압력분포 변화를 확인하기 위해 20, 30, 40로 변화해가며 해석하였고, 윤활부의 두께에 따른 압력분포 변화를 확인하기 위해 최대 윤활부 두께를 1.5, 2, 2.1889, 2.5, 3로 변화해가며 해석하였다. 해석 결과 온도가 높아질수록 평균 압력은 낮아졌고, 최대 윤활 두께가 두꺼울수록 압력도 커짐을 알 수 있었다. 또한 편심부 이후에 큰 압력강하를 볼 수 있었는데, 이는 축 부분의 빠른 속도로 증기압 감소에 의한 캐비테이션 효과가 더해진 해석과 마찰력에 의한 윤활유의 점성 변화를 고려한 해석이 요구됨을 시사했다.

Edison 이차원 압축성 유동장 해석자를 이용하여 최적의 압력 센서 위치를 찾기 위한 알고리즘을 개발하는 연구를 수행하였다. 다양한 적용 사례 중에서 본 연구에서는 airfoil에 적용시킬 수 있는 알고리즘에 대해 탐색을 진행하였다. Edison 이차원 압축성 유동장 해석자를 통해 airfoil의 표면의 압력 값을 얻어 내었고, 전체 표면 압력 값에서 공력 분석 또는 압력 감지 측면에서 유의미한 위치를 선정하는 기준을 세워 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘을 통해 얻어진 최적의 압력 센서 위치를 기존의 경험에 의존했던 압력 센서 위치와 비교 분석하여 개선된 점을 확인하였다.

날개 없는 선풍기(Air Multiplier)는 날개가 없어 안전하고 외관의 미적 기능이 우수하여 인기가 높다. 따라서 본 연구에서는 EDISON 전산유체 프로그램을 이용하여 날개 없는 선풍기 단면의 유동을 2D로 해석하였다.

극초음속 영역에서 비행하는 스크렘제트 엔진은 현재 항공분야에 있어 많은 연구가 진행중 이다. 스크렘제트 엔진은 압축기 없이 충격파를 이용하여 압축시키며, 순수 압축된 유동을 연소시킬 때 최대 효율을 가진다. 따라서 본 해석에서는 서울대학교 해석자인 2D_Comp_P를 사용해 스크렘제트 엔진의 Shock on lip 유무에 따른 흡입 성능을 비교해 보았다.

Lid-driven cavity 문제는 많은 기계적 요소에 적용될 수 있는 공동 안의 유동을 해석하기 위해 단순화한 문제이다. 뿐만 아니라 수치해석의 개발에서 필수적인 단계인 벤치마킹, 즉 검증을 하는데 쓰이기도 한다. 따라서 Edison을 이용한 해석 결과와 가상압축성기법을 적용하여 직접 개발한 코드의 해석 결과의 타당성을 확인하고 공동안의 물리적 현상을 이해하였다.

이차원 단면 Cylinder는 외부유동상태에서 후류에 Vortex를 생성한다. 또한 비정상 유동 상태에서는 후류에 카르만 Vortex열을 생성한다. 이런 이차원 Cylinder는 여러 분야에서 사용 된다. 이때 적절한 설계를 위해 수치적으로 유동을 해석할 필요가 있다. 이에 대한 수치적 해석 값 을 얻기 위해 Edison CFD를 이용하여 여러 2차원 형상 Cylinder의 Reynolds number에 따른 Vortex shedding을 해석했다. Edison CFD를 통한 시뮬레이션 결과 값에 대한 검증을 얻기 위해 원형, 사각형의 Vortex shedding과 유동을 타 논문과 비교 검증했다. 형상마다 같은 조건의 Reynolds number라도 후류와 유동 등의 형상이 차이를 보인다. 상황마다 적절한 모형의 Cylinder를 Edison CFD를 통해 예측 할 수 있다.

이른바 ‘디젤 게이트’로 불리는 폴크스바겐의 디젤 승용차 배기가스 조작 의혹 사건 이후 디젤차에 대한 신뢰도가 떨어지고 자동차 배출가스에 대한 각종 규제가 강화되며 탈질설비에 대한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 본 연구는 EDISON에서 제공하는 해석자를 활용하여 20°의 받음각에서 총 8가지의 익형모델을 해석하였다. 가장 낮은 항력계수와 가장 높은 항력계수를 갖는 익형모델을 SCR 유입부에 설치할 가이드 베인으로 선정하고 가이드 베인의 유무와 형상을 변수로 설정하여 유동에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 유입부 형상 변화 부분에 익형 가이드 베인을 설치하여 유동균일도 대표지표인 RMS값이 29.1% 감소되어 유동균일도가 향상된 것을 확인하였다.

본 연구는 BEM 기법을 적용하여 멀티콥터에 사용되는 프로펠러의 정지 비행 시의 추력을 계산하였다. 3차원 형상 측정장비로 프로펠러 형상을 추출하였으며 CATIA를 이용해 airfoil 단면 형상 데이터를 추출하였다. EDISON CFD를 이용하여 추출된 airfoil과 RPM 변화에 따른 유동조건을 이용하여 층류와 난류 유동 조건에서 에어포일의 공력 계수를 계산하여 BEM을 이용한 추력 예측 계산에 적용하였다. 예측 결과를 프로펠러 제작사에서 제공하는 성능 데이터와 JavaProp 프로펠러 성능 예측 소프트웨어의 결과와 비교하였다. 완전 난류 조건에서의 결과는 JavaProp 결과와 가까웠으며, 제작사에서 제공하는 성능 데이터는 층류와 난류 유동 조건 사이의 결과를 나타내었다. 이는 천이 구간에서의 공력 계수 예측을 통해 추력 계산이 필요함을 의미하였다.

부메랑은 빠르게 회전하며 앞으로 나아가므로 헬리콥터의 로터와 동일하게 선행깃과 퇴각깃이 생긴다. 따라서 양력불균형으로 인한 모멘트가 세차운동 효과로 부메랑의 진행방향을 바꾸게 된다. 본 연구는 회전익 해석방법인 깃 요소법을 3엽 부메랑에 적용하여 부메랑을 회전익 이론으로 해석하는 것이 가능함을 보이고자 하였다. EDISON CFD 프로그램을 이용해 각각의 날개에서 작용하는 양력과 항력을 계산하였고 부메랑의 진행방향의 변화와 병진운동속도 및 회전운동속도의 감소를 통해 부메랑의 궤적을 추정해 보았다. 그 결과 부메랑은 2미터 상승하여 고도를 유지한 채 선회반경 6m의 큰 원을 그리며 비행하였고 점차 양력을 잃으며 하강하해 두 번째 원호를 그리고 착륙하였다. 이는 실제 실험과 상당히 근사한 값이며 깃 요소 해석방법과 CFD를 이용하여 부메랑의 비행궤적을 추정할 수 있는 것을 확인하였다.

자전거의 종류 중 픽시(Fixed bike)는 기어(Gear)가 고정되어 다운힐(Down hill)를 내려올때도 계속해서 페달(Pedal)을 굴러야 하는 단점을 가지고 있다. 하여 다운힐에서의 빠른 속도를 내는 것이 힘들다. 따라서 페달에서 발을 때고 안장에 몸을 받쳐서 진행방향과 일치된 형태로 다운힐을 내려온다면 더 빠른 속도로 진행할 수 있다. 기본적인 주행자세의 case4보다 case1의 주행자세가 항력이 97.5%감소하는 효과를 보여주었다.

고속으로 작동하는 공력 터빈은 에어포일 사이의 유로에 작용하는 레이놀즈 수나 받음각에 따라 실속을 일으킬 수 있으며 이는 공력 터빈 성능 저하의 주요한 원인이 된다. 따라서 유동 박리 제어 연구를 통해 실속 발생 원인을 억제하는 것은 안정적이고 효율적인 터빈 설계에 필수적이다. 이러한 맥락으로 micro-cylinder를 에어포일의 off-surface요소로 사용하여 피동 유동 제어를 하는 연구가 이루어 진 바 있다. 이전 연구에서는 레이놀즈 수 600만에 대해서만 유동 제어 효과를 분석하였으나 공력 터빈의 다양한 유동조건을 고려하면 이는 이전 연구의 한계점으로 보인다. 본 연구에서는 다양한 유동 조건에서 micro-cylinder의 유동 제어 효과를 분석하고, 더 나아가 사각 실린더에 대해서도 유동 제어 효과를 분석하였다. 그 결과 원형 실린더대신 사각 실린더를 사용할 경우 더 우수한 박리 지연 효과를 가지며, 다양한 유동 조건에 대해서 안정적인 성능을 보임을 확인하였다.

에어포일과 같은 공기역학적 물체의 유동을 해석할 때 전처리 단계에서 경계조건을 설정하는 단계가 있다. 이 때 유동 조건을 고려하여 적절한 경계조건을 주는 것은 중요하다. 본 논문에서는 경계조건 중에서 최외각 경계조건이 달라졌을 때 공력 특성 결과가 어떻게 달라지는 지를 비교 분석하였다. 양력 계수 값은 큰 차이가 없었으나, 항력 계수 값에서 두 최외각 경계조건들의 차이가 있었으며 Reference data와는 차이가 커서 비교 분석하기가 힘들었다. 추후에 최외각 경계조건의 경우수를 늘려 더 연구를 할 예정이다.

이번 논문에서는 모터스포츠에서 앞 차량을 따라 주행하는 후속 차량이 항력 측면에 있어서 어느 정도 효율이 증가하는지를 해석해보려 하였다. 앞 차량을 따라 주행함으로써 항력을 적게 받아 속도를 비롯한 여러 가지 측면에서 이득을 볼 수 있을 것이라고 생각이 되었고, 이를 시뮬레이션을 통해 어느 정도에 이득을 볼 수 있는지 확인해보았다. 또한, 실제 모터스포츠에서 앞 차량과 후속 차량의 간격이 일정하지 않고 계속 변하는 것을 고려하여, 어느 정도의 거리까지 영향을 미칠 수 있는지를 여러 가지 상황을 가정해 비교분석 하였다. 시뮬레이션에서의 모델링 작업은 eMEGA를 이용하였고, 해석은 2D_Incomp_P를 이용하였으며, 최종 결과는 eDAVA를 이용하여 얻어냈다. 시뮬레이션 결과에서는 차량에 직접 가해지는 항력이 나오지 않고, 차량표면에 가해지는 압력분포만 주어진다. 따라서 차량 표면에 가해지는 평균적인 압력 값을 도출해낸 뒤 자동차 단면적을 이용해 항력을 직접 계산하여 상황 별 공기저항을 비교하였다. 또한, 그 값들을 이용하여 후속 차량에 걸리는 항력을 계산해보았다.

본 연구는 passive flow control을 통해 곡관에서 발생하는 재순환영역을 줄여 열전달 성능을 향상시키기 위해 수치해석적으로 진행하였다. 시뮬레이션은 EDISON CFD를 이용하여 2차원 기반의 해석으로 진행되었으며 Reynolds number 10000, 50000, 100000의 난류 유동에 대해 해석을 진행하였다. 곡관의 곡률 및 Reynolds number의 변화에 따른 유동을 관찰한 결과 곡률이 낮고 Reynolds number가 클수록 재순환영역이 감소하는 것을 확인하였다. 내경 하단부 경사의 gradient에 따른 유동을 관찰한 결과 gradient가 낮아질 때 재순환영역이 감소하는 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 설계한 지오메트리에서 최적의 결과를 보였다. 본 해석은 3차원 해석자의 신뢰성 문제로 2차원 기반으로 해석하였으므로 secondary flow는 확인할 수 없었다. 또한, thermal energy 및 온도 관련 해석자 역시 신뢰성 문제로 적용할 수 없었다.