초음속 풍동은 초음속 비행체 주위에서 나타나는 공력 특성 및 성능 평가를 연구하기 위한 장비로 사용되고 있다. 이에 본 연구에서는 이론적 해석 값을 통해 초음속 풍동을 설계하고 초음속 유동해석에 대한 정확성을 파악한다. EDISON CFD 해석을 통해 이론적 해석 및 유동해석 상용 S/W Fluent를 이용하여 값들을 비교하여 검증한다. 그 결과 첫 번째 목에서 같은 값을 얻을 수 있었으며 첫 번째 목 이외의 다른 부분에서 다소 차이가 나타났다. Fluent와 EDISON CFD를 통해 도출된 그래프를 이용하여 아음속 영역의 확산-축소 노즐에서 속도가 증가, 초음속 영역에서는 속도가 감소하는 경향성을 파악했다.

본 연구에서는 EDISON에서 제공하는 해석자를 활용하여 정수 중 선박의 자세가 고정 상태인 경우와 선박의 동적 자세 변화를 고려한 상태인 경우 선체 전 저항이 약 5%차이를 보이는 것을 확인하였다. 선박의 동적 자세 변화가 저항 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해 고정 상태에서 KCS의 자세를 변화시키며 수치 해석을 수행하였다. 해석 결과를 바탕으로 중력 방향의 힘과 부력이 평형을 이루고 y축 방향의 모멘트가 0이 되는 선박의 평형 자세를 결정할 수 있음을 확인하였다. 더 나아가 3개의 선박 자세에 대한 해석 결과를 이용하여 평면의 방정식을 도출함으로써 선박의 동적 자세를 효율적으로 결정할 수 있는 방법을 연구하였다. 이 방법을 이용하여 KCS의 전 저항을 추정할 경우 기존 연구의 실험값과 1.2% 오차를 보이는 것을 확인하였다.

오늘날, 자동차의 공력특성이 중요해지면서 공력계수들의 효율성을 높이는 여러 가지 장치들이 개발되었다. 그들 중 고속주행 시에 많이 쓰이는 Gurney flap과 hatch back 자동차에서 많이 쓰이는 Rear-Roof Spoiler를 본 연구에서 다뤄보기로 하였다. 해석자는 건국대학교에서 개발한 KFLOW 2차원 범용 소프트웨어를 사용하였다. 해석결과, ,값들에 대해서는 매우 효과적이라 판단되었고 값에 대해서는 여러 가지 단점들이 보였다.

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.

EDISON 이차원 압축성 유동장 해석자를 이용하여 사각 단면 형상의 혼합 압축식(mixed-compression) 초음속 흡입구(supersonic inlet) 유동장을 해석하였다. 다양한 플럭스 계산 기법과 제한자들에 대한 수렴특성과 유동장 결과를 비교 검토하였다. 본 계산에서는 실제 초음속 흡입구 풍동시험 모델에 반영된 경계층 bleed 효과를 고려하지 않았지만 계산에서 얻어진 center-body와 cowl 표면 압력 분포와 center-body ramp shoulder 근처 벽면 경계층 프로파일은 초음속 디퓨저 내의 유동 현상을 잘 반영하여 시험 데이터와도 비교적 잘 일치하는 결과를 보여 주었다.

본 연구에서는 100kW급 수평축 조류발전 터빈의 최적 성능 구동조건을 해석하기 위하여 Edison CFD 내의 SNUFOAM 프로펠러 단독해석 패키지를 통해 CFD해석을 진행하였다. 보다 정확한 해석결과를 위하여 pointwise 툴에서 격자를 생성하였으며 터빈의 회전을 고려하기 위해 sliding mesh & AMI(Arbitrary mesh interface) 기법을 적용하였다. 해석은 일정한 유입속도에 대해 다양한 TSR(Tip Speed Ratio) 조건에 따른 (Power Coefficient), 압력계수(Pressure Coefficient) 결과를 얻었으며 동일한 조건에서 상용 CFD 프로그램(ANSYS Fluent)을 통해 수행한 선행 연구 결과와 비교를 하였다. 다양한 TSR 조건에서 구동되는 수평축 조류 발전 터빈 해석결과의 uncertainty를 GCI(Grid Convergence Index)를 통하여 평가하였다. 본 연구를 통하여 동력계수가 최대인 design TSR 조건을 파악하였으며, 그 조건 아래에서 터빈 블레이드 표면 전체에서의 압력계수 분포를 확인해보았으며 해석 결과가 이전의 논문과 상당히 일치하는 것을 확인하였다.

일반적인 다단로켓의 설계 복잡성과 비용을 줄일 수 있는 단발궤도선 제작을 목표로 기압이 성능에 영향을 거의 미치지 않는 에어로스파이크(Aerospike) 노즐이 제안되었다. 본 논문에서는 EDSION 전산열유체 프로그램을 이용하여 에어로스파이크 노즐의 형상이 로켓 추력 성능에 미치는 영향에 대해 전산수치해석을 수행하였다. 벨 노즐 형상과 비교하여 난류 운동 에너지가 더 적음을 확인하고, 에어로스파이크 노즐의 길이, 지름, 각도에 따라 성능을 비교한 결과 L/D 비율과 플러그의 기울기가 후류의 안정성을 보장하고 성능에 큰 영향을 주는 변수가 됨을 확인하였다.

본 연구에서는 2D Converging-Diverging Nozzle의 고도에 따른 압력변화에 맞추어 출구면적을 변화시켜 추력을 비교 분석하였다. 고도에 따라 자유류의 압력이 변화하고 노즐 출구 압력을 자유류의 압력과 동일하게 하기위해 출구면적을 변화시키면 추력이 증가한다. 출구면적이 고정된 노즐과 출구면적을 고도에 따른 압력 변화에 맞게 변화시킨 노즐의 추력을 비교하였다.

본 연구에서는 매의 비행을 모방한 비행체를 연구하기 위해 플래핑 운동을 하는 NACA0012 익형 주변의 유동분석 및 공력특성에 관한 연구를 수행하였다. 익형 3자유도 운동 유동해석 소프트웨어인 KFLOW_EDISON_2D3DOF를 이용하여 저고도 비행 조건인 마하수 0.032, 레이놀즈수 의 유동조건에서 환산진동수와 진폭을 변경하면서 해석을 수행하였다. 그 결과 환산진동수가 7이상일 때부터 음의 항력계수가 도출되었다. 환산진동수가 7이상일 때의 추력을 비교하여 비행체의 제작이 가능한지 판단하였다. 또한 진폭을 증가시킬 때 익형 아랫면에 박리기포가 생기면 항력계수가 감소하는 부분을 발견하였다.

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.

현재 ‘에디슨 전산열유체’ 분야에 등록된 앱 중에 전온도와 전압력을 경계 조건으로 지정해 노즐을 해석 할 수 있는 앱이 없다. 따라서 본 연구에서는 ‘에디슨 사이언스 앱스토어’에서 이용가능하도록 전압력과 전온도 조건을 이용하여 노즐을 계산하는 경계 조건을 개발하였고 기 연구된 NASA의 Axisymmetric Cold Supersonic Jet을 이용해 검증하였다. 즉, 전압, 전온도를 경계조건으로 사용하는 KFLOW 2차원 노즐 해석 소프트웨어(KFLOW_EDISON_NOZZLE)를 개발 및 검증을 완료하였고 현재 에디슨 사이트에서 이용가능하다.

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.

버퍼 층(buffer layer)이 삽입된 RFB 전극에서 전해질 흐름의 속도 균일성을 증가시키고 압력 강하를 감소시키기 위해 2차원 채널에서 버퍼크기, 유로 입구와 버퍼사이의 간격, 버퍼의 개수를 바꿔가며 실험하였다. 좁은 채널을 재현하기 위해 정사각형 도메인에서 IBM도형을 삽입하였다. 버퍼 층 근처에서 유체의 속도 균일성이 증가하고 압력강하는 작아지는 지점을 찾았다.

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.