본 연구에서는 다양한 모형의 실린더 주위의 균일한 유동에 대하여, 후류에 생기는 유동현상을 EDISON_CFD를 이용하여 분석하였다. 고정된 실린더에 대해 주어진 레이놀즈 수에서 시뮬레이션을 이용하여 실린더의 형상에 따른 CL값과 주기를 분석하였다. 이 후 진동운동을 가정한 운동방정식을 이용하여 실린더의 운동 및 발전 효율을 예측하여 비교하였다. 또한 운동방정식을 Bode 선도를 이용하여 용수철 상수와 감쇠율에 따른 발전 효율의 변화를 살펴보았다.

임의의 물체가 유체 내에서 운동하거나 정지해 있을 때 유체에 의해서 운동에 방해가 되는 힘을 형상저항이라고 한다. 형상저항은 레이놀즈수에 의한 경계층의 흐름형태에 따라 변화하며, 경계층의 흐름형태는 레이놀즈수가 10⁵ 보다 작은 경우 층류로, 그 이상의 경우 난류로 나타난다. 본 연구에서는 유체 내에 물체가 정지해 있을 경우 조도에 따른 형상저항의 변화를 알아보기 위해 각기 다른 조도를 가진 실린더를 모델링해 EDISON_CFD을 이용하여 전산 해석을 하였다. 실린더의 표면에 파장의 주기와 진폭,층류와 난류 영역에서의 항력계수의 변화에 대해 검토하였다.

선행 연구에서 블레이드 뒷전에 탄성 플랩이 장착되면 받음각에 따라 양력의 증가가 항력의 증가보다 상대적으로 더 커지게 되어 전체적인 양항비(앙력과 항력의 비)가 증가하는 것을 확인하였다. 본 논문에 서는 선행의 연구를 참조하여 플랩의 길이가 변함에 따라서 양력과 항력의 변화를 비교하였다. 블레이드의 종류와 플랩의 제원은 현재 이용되는 수직축 풍력 발전기의 제품과 동일하게 사용하였다. EDISON_CFD와 MIDAS_IT를 이용하여 플랩이 장착된 블레이드 주변의 유체 유동을 해석하고, 플랩의 상하변위를 계산하였다. 이 과정을 반복 수행하여 플랩의 거동을 분석하고 플랩의 길이와 받음각에 따른 양항비를 비교하여 이전보다 효율적인 플랩을 설계하였다.

본 논문에서는 타원형 실린더 주위의 유동과 항력 및 양력 계수의 변화를 관찰하였다. EDISON_CFD를 이용하여 자유 유동(free stream)에서 타원형 실린더의 장단축 비율과 회전된 각도의 변화에 따라 실린더 후방의 유동과 압력 분포의 변화를 보고, 이에 따른 항력 계수 및 양력 계수의 변화를 시뮬레이션하였다. 또한, 채널 유동 내에서 벽 근접에 따른 유동 변화와 항력 및 양력 계수의 변화를 관찰하였다.

본 연구에서는 사각 실린더로 근사된 차체 주위에 균일한 층류 유동이 흐를 때, 앞 사각 실린더의 후면에 나타나는 후류의 변화를 정상적인 관점에서 분석하였다. EDISON_CFD를 이용하여 앞 실린더와 뒷 실린더의 변화에 따른 공력계수를 확인하였다. 격자 분해능과 시간 간격에 따른 정확성을 분석하였다. 앞 실린더의 길이 변화, 두 실린더 간의 거리를 통해 나타나는 공력계수의 변화를 실제 상황에서의 운행 안정성 및 공기 저항에 대입하여 분석하였다.

현대에 이르러 초경량 무인 비행기에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 비행체는 저레이놀즈수 영역에서 사용되는 특성으로 인해, 경계층 내에서 박리현상과 난류영역으로의 천이 등과 같은 여러 복합적인 현상을 발생시킴으로써 비행체의 공력특성에 큰 영향을 미친다. Bumpy Airfoil 은 저레이놀즈수 유동에서의 이와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 익형이다. 따라서 본 논문은 전산열유체해석 프로그램인 EDISON_전산열유체를 이용하여 Bumpy Airfoil 형상에 대한 공력특성을 연구하였고, 발생하는 양항비를 원 익형과 비교하였다. 비압축성 조건 내에서, 공력 성능 향상을 위한 Bumpy Airfoil의 형상 변수로 Bump 개수와 높이를 선정하여 받음각에 따른 유동장을 분석하고 양항비를 수치해석 및 고찰하였다.

임계마하수보다 큰 자유흐름 마하수에서는 충격파의 발생으로 인해 급격한 항력증가가 발생하므로, 임계마하수 증가는 고속 공기역학에서 중요한 분야로 다뤄지고 있다. Whitcomb R. T.에 의해 천음속영역에서 순항할 수 있는 초임계익형이 개발되었으나, 충격파 제어 기법들에 대한 실험적인 검증은 형상 제작의 어려움으로 인해 한계를 지닌다. 따라서 본 논문에서는 2D_Comp-2.1_P와 Prandtl-Glauert 압축성 보정식을 이용하여 NACA0012와 RAE2822의 임계마하수를 해석하고, 충격파 제어 장치 중 하나인 Bump를RAE2822에 설치하여 임계마하수를 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 연구 결과 충격파를 압축파로 분산시켜 충격파의 강도를 약화시키고, 양항비의 4.7% 증가를 확인하였다. 따라서 Bump를 설계한RAE2822가 기본 익형보다 높은 천음속 조건에서 효율적인 공력특성을 가지는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 인접 구조물의 상호 간섭에 의한 풍압 변화에 대한 분석을 수행하였다. 두 개의 구조물 사이의 거리 및 위치를 변경하여 비교 해석하는 것으로써 사각형 구조물 구현을 위해 EDISON_CFD를 이용하여 수치해석을 하였고, 유한 체적 법(Finite Volume Method, FVM) 기반의 범용 비압축성 유동 해석을 위해 2D_Incomp-P_2.1 해석자를 사용하였다. 이 연구를 통하여 인접한 구조물의 영향을 분석하여 상호 간 거리와 위치를 결정할 수 있는 근거자료를 확보하였다.

Chowdbury. H.는 인체를 다수의 원형 실린더로 단순화하여 스키점프와 사이클 운동복의 항력계수를 각각 측정하였다. 이처럼 원형 실린더에 스피드 스케이팅 운동복을 씌운 모습과 골프공에서 사용하는 딤플의 2차원 형상이 서로 유사한 모양임을 착안하여, 2차원 원형 실린더 표면의 딤플이 유동 현상에 어떤효과를 일으키는지 살펴보았다. 본 연구에서는 초기 형상을 토대로 3가지 딤플 형상 변수에 대한 매개변수 설정을 통해 항력계수를 비교하였다. 또한 3가지 딤플 형상 중 가장 낮은 항력계수를 갖는 딤플 형상에 대해서 요철 높이에 따른 항력계수를 비교하였다. 이를 통하여 딤플 형상이 각진 모양보다 둥근 모양일수록 항력계수가 작은 것을 확인하였으며, 요철 높이를 제외한 모든 조건이 동일할 때 최적의 요철 높이가 존재할 수 있음을 확인하였다.

전익기는 전쟁 중 등장해 활약했다는 점과 그 독특한 형태로 유명세를 타기 시작한 비행체의 한 종류이다. 공기역학적으로 동일한 속도로 비행할 때 일반적인 항공기와 비교해서 적은 동력으로 더 멀리 날수 있는 전익기의 특성과 그 발전방향을 보았을 때 동체의 익면적이 넓어 생기는 특성을 극대화 시키면서 더욱 독특한 형태의 비행체로 나타나는 모습이 원반형 비행체이다. 본 연구는 EDISON Simulation을 활용한 두 비행체의 공력특성 비교를 통해 실제로 원반형 비행체가 많이 쓰이지 않는 이유와 그 장단점에 대한 데이터를 확보했으며 특히 원반형 비행체의 경우 Cockpit 유무와 그 크기에 따라 실속각이 커지는 것을 확인하였다.

본 논문에서는 EDISON_전산열유체 시스템을 활용하여 군집주행 형태 변화에 따른 항력계수 및 연료 효율 변화를 분석하였다. 해석 대상은 자동차 형상을 단순화한 모델인 아흐메드 형상(Ahmed body)을 이용하였다. 동종차량 간 거리변화에 따른 항력계수 및 연료효율의 변화, 이종차량의 배열순서변화에 따른 항력계수 및 연료효율을 분석하며 연구를 수행하였다. 연구 결과, 4대의 동종차량 군집주행시 항력계수를 최대 69% 감소할 수 있으며 이에 따라 km 당 0.073L의 연료를 절감할 수 있다.

본 연구에서는 디퓨저의 압력회복을 높이기 위해 디퓨저 입구에 실린더를 설치하여 후류가 압력회복에 어떤 영향을 미치는지 알아보았다. 2D-Incomp-2.1-P 해석자를 이용하여 속도, 압력에 따른 유동가시화를 통해 내부유동을 분석하였고, 압력회복계수를 비교하여 디퓨저 입구에 설치된 실린더의 후류가 디퓨저성능에 어떤 영향을 주는지 비교하였다. 그결과 실린더를 설치하였을 때 확대부에서의 박리영역이 더 작아졌고 압력회복계수가 더 높아졌다.

차세대 제트 추진기관으로 주목받고 있는 스크램제트 엔진의 핵심은 연소기 내부에서의 성공적인 초음속 연소를 필요로 한다. 초음속 연소는 공기-연료 혼합(fuel-air mixing)의 정도에 따라 연소효율이 영향을 받게 된다. 공동형 화염 보염기(cavity flameholder)는 재순환 영역(recirculation zone)을 생성하여 연료 혼합의 효율을 높여 지속적인 초음속 연소가 진행될 수 있는 시간을 제공한다. 본 연구에서는 EDISON 전산유체역학 소프트웨어를 이용하여 공동형 화염 보염기를 지나는 초음속 유동의 재순환 영역과 전압력 변화에 대한 전산 해석을 수행하였다. 초기 형상을 생성하여 유동 해석을 수행한 후, 3개의 형상 변수에 대한 매개 변수 연구를 통하여 공동의 형상과 위치에 따른 재순환영역의 제어가 가능함을 확인하였다.

세일링 요트 (sailing yacht)는 세일 (sail)의 양력을 주로 이용하여 추진력을 얻는다. 요트 경주에서와 같이 항주 속도가 중요한 문제에서는 세일의 성능이 좋을수록 빠른 속도를 낼 수 있기 때문에 세일 주변의 유동해석을 통한 성능 추정과 효율의 최적화는 매우 중요하다. 본 논문에서는 일반적인 경주요트의 형태로써 지브 세일 (jib sail) 과 메인 세일 (main sail) 그리고 한 개의 마스트(mast) 로 구성된 슬루프(sloop)형 요트에 대한 유동해석을 하였다. 풍상범주 상태에서의 30ft급 세일링 요트인 KORDY-30 의 jib sail과 main sail의 높이에 따른 단면을 모델링하였다. 슬루프형 요트의 경우, 세일링 요트에서 jib sail과 main sail이 각각 단독으로 있는 형태의 요트보다 세일의 개수가 증가함에 따라 양력이 증가하지만 항력도 따라서 증가 할 것이라고 가정했다. 따라서 jib sail의 각도를 다양하게 변화시켜 양력계수와, 항력계수의 변화를 살펴보고 그에 따른 양항비의 분석을 통해 최적의 효율을 갖는 jib sail의 각도를 알아보았다.

본 연구에서는 유조선 공법의 유체역학적 타당성을 검증하고자 한다. EDISON_CFD를 이용하여 간단화한 서산 간월호의 간척 이전 모습을 모델링하였다. 방조제 모델에서의 난류 유동을 방조제 사이에서의 유속과 사이에서 받는 압력의 분포를 통해 유조선 공법이 실제로 방조제 건설에 도움이 될 수 있는지에 대해 평가했다.

채널 내부에 장애물이 존재하는 유동 형태는 다양한 공학적 문제에서 나타나고 있으므로 여러 가지 형상 및 유동 조건에 따른 유동 특성 연구가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 장애물의 형상을 일정한 크기의 원형 실린더로 설정하고 실린더는 위아래 채널 벽 중앙에 위치하도록 하여 2차원 채널 내에 원형 실린더가 존재하는 경우에 대하여 CFD연구를 수행하였다. 실린더와 위아래 채널 벽면과의 거리를 변화시켜 각각의 거리에 대해 유동 재부착 길이, 유동의 주기성, 항력계수 등의 유동 특성을 관찰하였다. 연구결과 각 간격[실린더벽면과 채널벽면간의 거리(G)/실린더지름(d)]이 0.5, 1, 2, 3, 5, 15에 따른 재 부착 지점(Reattachment Length)은 채널 벽면이 실린더로부터 멀어질수록 완전히 열린 유동장에서의 유동 재부착 지점에 수렴해간다는 것을 확인하였다. 즉 거리가 멀어질수록 벽면 영향이 줄어든다는 것을 확인하였다. 또한 각각의 경우에 대해 항력계수 값을 구하였고, 이를 완전히 열린 유동장에서의 항력계수 값과 비교해 보았다. 그 결과 벽면으로부터의 떨어진 거리가 5부터 벽면의 효과가 줄어들어 10이상이 되었을 때부터 그 영향이 아주 미미하다는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 원형으로 모델링 된 실린더들에 균일한 유동이 흐를 때,실린더들의 배치에 따른 이차원 층류 유동을 분석하였다. DISON_CFD를 이용해서 실린더간의 거리와 주기적 배열에 따라 개별 실린더들의 항력계수와 평균 항력계수의 분석을 통해 항력계수가 최대가 되는 실린더 배열을 확인하였다. 이를 위해 계산영역과 최대격자수에 따른 정확도를 분석하였다. 가로 배열(tandem position)에서의 효율적 항력 거리를 확인하였다. 세로 배열(side-by-side position)에서의 효율적 항력 거리를 확인하였다. 위의결과들로 9개의 실린더를 3개씩 3열로 배치하고, 주기적 배열과 엇갈림 배열로 나누어 효율적 항력 배치를 확인하였다.

고속 열차의 속도가 점점 빨라짐에 따라 고속 열차 주행 시 발생하는 여러 공력적인 문제가 대두되고있다. 그 중 고속 열차와 전력선을 이어주는 판토그래프에서의 소음 발생과 압상력 불안정 문제가 중요시 되어왔고 이에 대한 여러 선행연구가 진행되고 있다. 지금까지의 선행 연구는 원형, 사각형, 에어포일과 같이 기본적인 형상을 이용한 판토그래프 팬헤드의 최적 단면 형상을 찾는 데에 초점을 맞추고 있다. 본 연구는 이러한 주류의 접근 방식에서 벗어나 팬헤드에 구멍을 추가하여 그 효과를 보는 다양한 시도를 해보았고 구멍이 소음 발생과 압상력 불안정에 미치는 영향에 대하여 연구하였다.

본 연구는 전산 유체 해석 프로그램인 EDISON_CFD 해석 결과 산출 된 정적공기력계수(양력계수, 항력계수)를 이용하여 교량 단면의 갤로핑(Galloping)에 대한 안정성 평가를 실시하는데 그 목적이 있다. 특히 해상 교량은 장대 교량인데다 높은 풍속까지 견뎌 내야 하므로 내풍 안정성 검토의 중요성이 부각되고 있다. 전산 해석에 사용된 교량은 이순신 대교와 거가 대교의 표준 단면을 사용하였으며, 받음각과 풍속의 변화를 주어 높은 레이놀즈수 영역에서 공기력계수의 변화에 대해 검토하였다.

풍력발전은 재생에너지로써 유망한 대체 에너지원으로 각광받고 있으며, 국내에서는 이미 영덕, 영양 등의 풍력단지가 가동 중에 있다. 그러나 장기간 사용되어온 터빈이 반 이상이며, 그 중에서도 바람의 영향을 많이 받는 블레이드는 끝단 Tip이 벌어지는 파손이 발생하곤 한다. Blade Field의 유지보수를 통해 수명연장이 가능하나, 형상변화로 공력특성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 MEXICO 터빈용 블레이드의 Tip부분에 대해서 EDISON을 활용하여, 수리로 인해 변경된 Blade의 공력특성 변화를 분석하였다. 형상변경은 상용 프로그램 Pontwise로 작업했으며, 익형 주위의 유동을 2D비압축성 유동으로 가정하고 EDISON CFD의 2D_Incomp-2.1_P solver를 수치해석을 수행하였다.