In this study, the analysis of the unsteady viscous flow field using the uRANS equation in a moving mesh was studied. The simulation domain is composed of an overset zone fixed to a propeller and rotating at a constant angular speed and a far zone which is located in the far distance and does not move. Each zone is composed of a polyhedral meshes for the accurate and robust gradient calculation in addition to the reduction of computation time. Simulation technique was applied to the aerodynamic analysis of the 5-inch propeller and compared with those of the MRF and the thrust test. The thrust predicted by the moving mesh showed good correlation with the MRF result within 0.5% difference, but the torque showed a tendency to under-prediction by about 10% compared to the MRF. In the future, we plan to further validate the numerical analysis technique using the moving mesh by applying it to the configurations in which precise test results exist.

The performance of ground-based optical structures is highly sensitive to external environments, such as airflow in open space. In this paper, initial aerodynamic data due to ambient air flow were analyzed in optical models designed through knowledge-based design algorithm, and dynamic data acting on optical structures in turbulent flow with velocity of 50m/s were analyzed to present the initial shape design conditions of the structures. The simulation results showed that the maximum pressure, minimum pressure, and maximum differential pressure acting on the mirror are directly proportional to the sweep angle.

본 연구는 고층건축물의 기본설계 단계에서 평면형태를 결정할 때, 응용할 수 있도록 다양한 형상을 가진 고층건축물에 작용하는 풍력 및 풍응답에 대한 데이터베이스를 구축하는데 목적이 있다. 따라서 본 논문에서는 풍력데이터베이스의 초기 단계로, 높이 200m이상의 고층건축물의 변장비(D/B=0.33, 0.50, 0.77, 0.83, 0.91, 1.0, 1.1, 1.2 ,1.3 ,2.0, 3.0) 변화에 따른 풍력의 특성을 조사하고 기존 문헌과의 비교·검토를 통해 실험결과를 검증하였다. 또한 풍하중조합의 관점에서 풍방향-풍직각방향, 풍방향-비틀림방향 및 풍직각방향-비틀림방향 간의 풍력의 상호상관에 대해서 검토하였다. 실험결과, 풍방향 및 풍직각방향에 대한 평균 및 변동 모멘트계수와 풍직각방향 및 비틀림방향 변동모멘트계수의 파워스펙트럼밀도의 결과는 기존 연구결과와 잘 부합되는 것으로 나타났다. 또한, 지표면조도의 변화에 따른 풍방향, 풍직각방향 및 비틀림방향에 대한 풍력의 특성은 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 시간영역과 주파수영역에서의 변동모멘트의 상호상관계수 분석결과, 풍직각방향-비틀림방향 변동모멘트계수의 상호상관계수가 높게 나타나는 경향을 보였다.

작물은 복잡한 형상 때문에 CFD모델에서 다공성 매체로 설계된다. 작물이 고려된 CFD 모델 해석을 위해서는 작물군락의 공기저항값을 입력하여야 하며, 이 값은 작물에 따라 달라진다. 본 연구에서는 풍동실험을 통해 국화군락의 공기저항 값을 구하였다. 풍상측에서는 풍속과 재식밀도가 증가할수록 정압이 증가하였다. 풍하측에서는 풍속이 증가할수록 정압이 낮아졌으나 재식밀도의 영향은 크게 받지 않는 것으로 나타났다. 풍속과 재식밀도가 증가할수록 풍상측과 풍하측의 압력차가 커지는 것으로 나타났다. 국화군락의 공기저항값인 항력계수 Cd값은 0.22였으며, Fluent 프로그램의 공기저항 계수로 이용한다. CFX 프로그램에서 필요로 하는 다공성 매체의 특성값 KQ는 재식간격 9×9cm일 때 2.22, 11×11cm일 때 1.81, 13×13cm일 때 1.07이었으며, 이 값을 CFX 프로그램의 quadratic resistance coefficient로 입력한다.

전단류 조건에서 비정상공기력 및 플러터계수를 분석한 결과 첫째, 연직으로 진동하는 구조물의 경우, 전단계수가 증가함에 따라 항력의 진폭은 증가하고, 양력은 아랫방향으로 피칭모멘트는 반시계 방향으로 증가하는 경향을 보인다. 둘째, 회전 진동하는 구조물의 경우, 전단계수가 증가함에 따라 항력은 일정한 진폭의 조화진동이 점차 진폭이 큰 주진동과 진폭이 작은 부진동으로 분리되는 현상을 보인다. 셋째, 전단류가 양력 및 피칭모멘트와 같은 동적공기력의 진폭 및 위상에는 큰 영향을 미치지 않기 때문 에 전단류가 플러터계수에 미치는 영향은 미미한 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 풍력발전에 적용되는 이론 분석을 통해 공력해석 프로그램을 개발하였으며, 풍동실험 결과와 비교 분석을 통해 정확성을 검증하였다. 그 결과로 개발한 계산 프로그램의 정확성과 유용성이 입증되어, 앞으로 새로운 풍차 익형 개발에 활용하고자 한다.

공기역학적 현상중에서 물체에 작용하는 외부 공기력이 존재하지 않더라도 주기적인 물체의 진동에 의해 발생되는 유체에너지로부터 공기력이 생성된다. 이러한 메커니즘에 위해 생성되는 공기력을 자발공기력(self excited force)이라 하며 플러터 계수에 의해 산정된다. 유체흐름에서 발생되는 진동은 유속 이 작은 경우, 교량 단면에 생기는 미소 교란으로 인하여 탄성진동이 발생하여도 교량의 진동에 따라 일어나는 공기력에 의해 감쇠된다. 하지만 유속이 증가하여 임계 풍속에 도달하면 교량은 부감쇠를 가지게 되며 무한발산을 하게되며 결국 파괴에 이르게된다. 본 논문에서는 준정상 가정을 바탕으로 교량단면의 공기역학적 계수를 산정하며 기존 연구자들에 의해 제안된 산출식과 비교하고자 한다. 또한 대상단면(단면 1)에 대한 실험적 해석을 통해 각 연구자들의 산출식을 비교하였다.

최근 들어 교량 구조물의 장대화 경향에 따라 국내에서도 장대교량의 건설이 진행 되고 있고, 컴퓨터의 발달과 계산 기술의 향상에 힘입어 고비용의 풍동실험을 대신 할 수 있는 전산유체역학의 다양한 수치 해석적 기법의 적용이 증가하고 있다. 그에 따라 경계조건에 대한 정확한 입력뿐만 아니라 정확한 모델링 또한 전산유체역학의 중요한 위치를 차지하게 된다. 하지만 자원의 한계로 경제적이면서 보다 정확한 효율적인 모델링 기법이 연구되고 있다. 효율적인 모델링 기법 중 가상경계법을 들 수 있는데, 기존의 가상경계법은 물체 형상의 외곽형상이 부드러운 경우 외삽법에 의한 운동량 가중방법으로 연구가 진행되어 왔다. 그러나 교량 단면과 같이 날카로운 모서리를 갖거나 물체면을 이루는 면이 예각을 이루는 경우 보정점의 선별과 보간 방법에 따라 수치해석이 발산하는 문제점 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 가상경계법에 의해 날카로운 물체 주위 유동 해석 기법 개발을 위하여 내삽법에 의한 운동량 보정 기법을 개발하고 삼각형 단면 주위의 유동 해석에 적용하여 변장비 변화가 공기력 계수에 미치는 영향을 분석하였다.