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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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본 논문에서는 날개-동체 구조의 항공기에서 발생하는 junction vortex를 제거하기 위하여, 유동 제어 장치 중 하나인 와류 발생 장치(vortex generator)를 최적 설계하는 연구를 수행하였다. 특히 날개 윗면에 설치하는 와류 발생 장치의 개수에 대한 영향을 살펴보고자 하였으며, 이를 위해 kriging model 및 GA를 이용한 전역적 최적 설계 기법(global optimization method)을 사용하여 와류 발생 장치의 설치 개수를 설계 변수로 고려하였다. 와류 발생 장치의 경우, 효율성을 위해 직접 격자화하지 않고 수학적 모델인 differential BAY model을 이용하여 유동 해석을 수행하였다. 목적 함수로는 항공기의 성능 지표 중 하나이고 junction vortex에 영향을 받는 양항비를 채택하였다.
이를 바탕으로 최적 설계를 수행하였고, junction vortex를 상당 부분 제거할 수 있었다. 양항비가 약 2% 증가하여 항공기의 성능 역시 향상하였다. 또한 와류 발생 장치를 통해 junction vortex를 제거하는 메커니즘 및 물리적 특성과 함께 설치 개수가 성능에 미치는 영향을 분석하였으며, 이를 통해 항공기 성능이 크게 향상될 수 있는 와류 발생 장치의 조건들을 찾아내었다.
이를 바탕으로 최적 설계를 수행하였고, junction vortex를 상당 부분 제거할 수 있었다. 양항비가 약 2% 증가하여 항공기의 성능 역시 향상하였다. 또한 와류 발생 장치를 통해 junction vortex를 제거하는 메커니즘 및 물리적 특성과 함께 설치 개수가 성능에 미치는 영향을 분석하였으며, 이를 통해 항공기 성능이 크게 향상될 수 있는 와류 발생 장치의 조건들을 찾아내었다.
목차
목 차초 록 I목 차 II표 목차 IV그림 목차 V기호 및 약어 VII1. 서 론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목적 22. 지배방정식 및 수치기법 32.1 지배방정식 32.2 난류 모델 42.2.1 The original k-ω model 42.2.2 The transformed k-ε model 52.2.3 Menter’s k-ω Shear Stress Transport (SST) model 52.3 지배방정식의 변형 82.4 공간 차분법 112.4.1 Roe’s Flux Difference Splitting (FDS) scheme 112.4.2 RoeM Scheme 142.4.3 Compact scheme for viscous flux 152.4.4 고차 정확도 기법 162.5 시간 적분법 162.5.1 LU-SGS 기법 172.6 중첩 격자 기법 (Overset grid technique) 182.6.1 전처리 과정 (Pre-process) 182.6.2 유동 해석 (Flow analysis) 192.6.3 후처리 과정 (Post-process) 193. 최적 설계 기법 203.1 메타 모델링 213.2.1 실험계획법 (Design of Experiment, DOE) 213.2.2 Kriging model 223.2.3 Expected Improvement (EI) 233.2 유전 알고리즘 (Genetic Algorithm, GA) 244. 설계 대상 (Design Target) 254.1 DLR-F6 aircraft 254.1.1 Grid information 254.1.2 유동 해석 및 검증 264.1.3 Junction vortex 284.2 와류 발생 장치 (Vortex generator) 304.2.1 Bender-Anderson-Yagle (BAY) model 304.2.2 Differential BAY model 324.2.3 Differential BAY model 의 검증 335. 최적 설계 연구 365.1 설계 전략 365.2 Parametric study 및 설계 변수 선정 365.3 최적 설계 결과 395.3.1 메타 모델의 구성 395.3.2 최적 해 415.3.3 와류 발생 장치의 물리적 특성 425.3.4 개수에 따른 영향 436. 결론 456.1 요약 456.2 후속 연구 46참고문헌 47Abstract 49
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