최근 해외에서는 외행성에 대한 관심이 커지면서 화성탐사 연구가 활발해지고 있다. 기존의 탐사방식인 로버탐사와 궤도탐사의 단점을 보완한 항공기탐사가 주목받고 있다. 화성의 대기는 이산화탄소로 이루어져있으며 낮은 밀도, 대기압 그리고 온도로 인해 매우 낮은 레이놀즈수를 가진다. 따라서 화성탐사 항공기의 연구를 진행하기위해서는 저 레이놀즈수 영역에서 익형의 공력특성에 대한 선행연구가 필요하다. 본 연구는 EDISON KFLOW13 전산해석자를 이용하여 해석을 진행하였다. 난류모델로는 천이모델과 완전난류모델을 사용하여 층류박리에 대한 분석을 진행하였다. 해석모델로는 NACA0012익형과 화성탐사 항공기 연구로 개발된 익형을 사용하였다. 해석결과 층류박리와 천이현상이 상류의 정체점 위치를 변화시킬 정도로 압력분포의 변화를 일으켰다. 이로 인해 비선형의 양력곡선을 보이는 결과를 확인하였다.

해양 생물 관찰을 위한 무인잠수정(AUV)은 자연 친화적 추진 방식을 채택하는 것이 유리하다. 이에 따라 해양 생물의 추진 방식을 모방한 새로운 형태의 추진기들이 제안되고 있다. 본 연구에서는 추진 효율이 좋은 해파리의 형상과 추진 방식을 모방하여 피스톤-실린더형 제트 추진기를 설계하였다. EDISON의 해석자(3D_Incomp_Piston)를 이용하여 유체를 분출시키는 노즐의 직경 및 길이를 변화시키며 해석을 수행하였다. 3차원 축 대칭 형태인 추진기를 4의 쐐기 형상으로 나누어 해석하였으며 이동 격자(Dynamic Mesh) 기법을 이용하여 피스톤 운동을 격자의 움직임으로 구현하였다. 계산 결과로부터 노즐의 직경 및 길이에 따른 유동장을 관찰하였으며 와도와 운동에너지 등을 계산하여 가장 높은 효율을 가지는 형상 조건을 모델링하였다.

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.

스크램제트 엔진의 성능을 크게 좌우하는 것 중 하나는 흡입구 설계이다. 본 연구에서는 2단 압축 스크램제트 엔진 흡입구의 카울각 유무에 따라 두 종류의 흡입구 모델을 설계하였다. KFLOW_EDISON_13 2차원 범용 소프트웨어를 이용하여 –4˚, -2˚ ,0˚, 2˚ ,4˚의 받음각에서 shock-on-lip 조건 성립 여부와 전압력 회복률, 항력계수를 계산 및 비교, 분석하였다. 그 결과 카울각이 있는 경우 받음각에 따른 항력계수 변화의 폭과 전압력 회복률이 더 크게 나타났다.

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.

There were many studies conducted to increase the performance of the airfoil. One of the improvement was done by using gurney flap. Gurney flap is a small flap that is attached at the trailing edge of the lower surface of the airfoil which enhances the performance of the airfoil by increasing the lift force and lowering the drag force. This study analyzed the effects of gurney flap on the performance of the airfoil by changing the geometry of gurney flap and Reynolds number. The reference model of the airfoil was NACA 2412. The geometries of gurney flaps were right triangle, isosceles triangle and rectangle. In the numerical analysis, 2D-Incomp_P provided by Edison was used.

작약을 탄에 충진 할 때 탄두부에 빈 공간을 두고 그 뒤쪽에 작약을 충진 하여서 그것을 점화, 폭발시키면 탄의 추진 방향으로 강력한 추진 에너지가 발생하는데 이 현상을 노이만 효과(Neumann effect)라 한다. 이를 고체 연료 로켓 엔진의 추진제 형상과 노즐에 적용해 일반적인 형태와 유동을 비교 분석하고, 노즐의 수축 부를 제거했을 시의 유동, 속도 및 마하수를 분석하기 위해 건국대학교에서 개발한 KFLOW_2차원 노즐 해석 프로그램을 사용하였다. 엔진 형상 설계를 위해 고체 로켓 모터 성능 설계 프로그램(Solid Rocket Motor Performance)를, 추진제 분석을 위해 PEP Code를, 노즐 중량을 측정하기 위해 CATIA V5 프로그램을 사용하였다. 해석 결과 바탕으로 ANSYS Fluent을 사용하여 본 이론을 재 입증하고자 한다.

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.

본 연구에서는 EDISON CFD내의 프로그램인 SNUFOAM 해석 패키지를 사용하여 2차원 쐐기형상의 낙하 시 선저 압력을 추정하였다. SNUFOAM 성능을 향상하기 위하여 2차원 해석에 대한 AMR(Adaptive Mesh Refinement)기법을 사용하였다. 해석은 자유낙하 후 수면에 일정한 속도로 진입하는 2차원 쐐기형상에 대하여 여러 가지 AMR 기법을 적용하여 해석 결과를 얻었으며, 동일한 경우에 대하여 선저 압력을 해석해를 통하여 얻은 선행연구의 결과와 실험으로 얻은 선행연구의 결과와 비교를 하였다. 본 연구를 통하여 AMR 기법을 2차원 해석에 적용하여 선저 압력을 추정한 결과가 격자를 조밀하게 생성하여 선저 압력을 추정한 결과 및 실험과 해석해로 얻어진 결과와 유사한 것을 확인하였다.

실린더의 Cross Sectional Area에서의 External Flow는 Re에 따라서 크게 그 유동 현상이 바뀌게 된다. 이는 어느 교과서에서나 쉽게 볼 수 있는 내용이지만, 학부생들이 이 내용들에 대하여 본인들이 직접 정성적, 정량적 확인을 할 수 없을뿐더러, 학생들이 이러한 유동 현상들의 진위 여부를 궁금해하는 경우도 찾아보기 힘든 것이 사실이다. 따라서 이번 기회를 통하여 EDISON 프로그램을 이용, 당연하게 지나갔던 현상에 대하여 직접 확인해보고, 주어진 조건에서 유동이 교과서와 같은 현상을 보이는지 확인해보는 계기를 갖고자 한다.

본 연구에서는 혼합대류 조건에서의 실린더 주위 유동에 대해 수치해석을 수행하였다. 본 해석에서 얻는 항력계수와 Nu수를 기존문헌과 비교한 결과, Ri수 증가에 따른 정성적 결과는 일치하나 정량적으로는 기존 문헌 결과와 다름을 확인하였다. 계산영역 효과를 확인한 결과 Nu수에 대한 정확도는 향상되었으나 항력계수는 오히려 문헌과의 차이가 증가함을 알 수 있다. 그러나 Ri수 변화에 따라 실린더 주위 유선이 문헌상 제시된 자연대류 조건에서의 유선과 정성적으로 유사한 것을 통해, 에디슨 계산을 통해 실린더 주위 혼합대류 유동이 정성적으로는 잘 계산된다고 할 수 있다.