[논문]2차원 날개의 서리얼음 형상 예측

백선우; 이관중; 오세종

Abstract ▼ AI-Helper

Ice accretion may occur when the sold surface passes through the clouds containing supercooled water droplets. In the case of aircraft, it can result in serious performance degradation and safety hazard. In this study, numerical analysis code has been developed to predict the rime ice shapes on a 2-...

Ice accretion may occur when the sold surface passes through the clouds containing supercooled water droplets. In the case of aircraft, it can result in serious performance degradation and safety hazard. In this study, numerical analysis code has been developed to predict the rime ice shapes on a 2-D airfoil and the computation results are validated against experimental data of NASA and other computation results of well-known ice prediction code, LEWICE. In addition, the effects of various numerical parameters on the ice shape have been systematically investigated.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 수치해석방법을 이용한 착빙형상 연구의 일환으로 서리얼음의 형상을 예측하는 프로그램을 개발하여 실험 결과와 비교 검증을 수행하였고, 착빙에 영향을 미치는 각 변수에 따른 형상의 변화를 살펴보았다

제안 방법

이를 해결하기 위해 최초 격자 길이의2배 이상 길어질 경우 길어진 격자의 중간에 새로운 점을 생성하여 격자 길이의 증가로 인한 왜곡을 방지하도록 하였다
86도에 경우에도 최소 압력 계수 값을 제외하고는 유사한 결과를 보이고 있다. 받음각 7.86도 이하의 조건에서는 계산 결과를 신뢰할 수 있으므로 계산 조건을 7.86도 이하로 설정하여 수치해석을 수행하였다.
착빙 형상의 계산에는 여러 변수들이 영향을 미칠 수 있는데, 충돌지점에 영향을 미칠 수 있는 경계층의 영향과 입자의 공기저항에 영향을 미치는 MVD, 초기 입자의 분무개수 각 격자의 얼음 두께를 계산하는 부착율의 보간 방법의 영향을 살펴보았다.
초기에 분무하는 입자의 수에 의한 착빙 형상의 영향을 살펴보기 위해 입자의 분무 개수를 변화시키면서 형상을 비교해 보았다. Fig.
14는 보 간 방법의 차이로 인한 착빙 형상의 영향을 알아보기 위해 선형보간법과 CubioSpline보간법을 이용하여 계산한 착빙 형상의 비교 그림이다. 12개의 입자를 날개 앞쪽 -1.65C 지점에서 분무하여, 착빙 형상을 계산하였다. 선형 보간법에 비해 Cubic-Spline방식이 부착율이 더 크게 예측되는 경향이 있으나, 7분간의 착빙 후에도 최종 착빙 형상에 미치는 영향은 미미한 것을 볼 수 있다

이론/모형

빠른 계산이 가능한 기법이 요구된다. 위 조건을 만족하는 정상, 비압축성, Constant Source Doublet 패널 기법을 사용하여 유동장을 계산하였다
실제 천이현상은 일정 구간에 걸쳐 일어나게 되나 계산의 편의를 위해 식 (4)와 같이 경계층 레이놀즈수를 기준으로600 을 넘으면 천이가 일어난다고 가정하였대6]. 경계층 계산은 적분 방법을 이용하였으며 층류경계층 계산은 식 (5)의 Thwaite-Walz방법 난류경계층은 식 (6)과 같은 A. Buri의 방식을 사용하였다.

성능/효과

양력 발생에 큰 영향을 미친다. 실험[1]에 따르면 날개 앞전에 형성된 미세한 얼음으로도 최대 양력 계수가 20% 가량 감소하고 착빙 환경에 더 노출될 경우에는 최대 양력 계수가 40%가량 감소되는 것으로 나타났다
본 논문에서는 서리얼음의 착빙 형상을 예측하는 프로그램을 개발하고, 개발된 프로그램을 실험결과와 유사한 기능의 다른 프로그램의 결과와 비교하여 검증하였고, 착빙 형상에 영향을 미칠 수 있는 요소들이 얼마나 최종 착빙 형상의 변화를 일으킬 수 있는지 알아보았다 서리얼음 상태의 착빙 형상 계산에 있어 경계층의 영향을 알아본 결과 경계층의 두께가 코드에 비해 아주 얇斗 입자의 충돌 지점 변화에 미치는 영향은 미미하였고, MVD의 증기에 따라 입자의 공기저항이 감소하여 착빙되는 얼음의 양이 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 부착율의 보간법은 초기에 분무되는 입자의 수가 충분할 경우 큰 영향은 미치지 않는 것으로 나타났다 격자의 재생성 방법에 따라서 최대 두께 및 얼음 부착 지점이 차이나 났으며 특히 착빙 시간이 길 경우 두께에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.
그리고 부착율의 보간법은 초기에 분무되는 입자의 수가 충분할 경우 큰 영향은 미치지 않는 것으로 나타났다 격자의 재생성 방법에 따라서 최대 두께 및 얼음 부착 지점이 차이나 났으며 특히 착빙 시간이 길 경우 두께에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 현재 사용하는 격자 생성 방법이 LEWICE의 결과와 비교할 때, 전반적인 형상 예측은 유사하나 최대 두께 및 실험결과와 차이를 보이고 있어 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

후속연구

그리고 부착율의 보간법은 초기에 분무되는 입자의 수가 충분할 경우 큰 영향은 미치지 않는 것으로 나타났다 격자의 재생성 방법에 따라서 최대 두께 및 얼음 부착 지점이 차이나 났으며 특히 착빙 시간이 길 경우 두께에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 현재 사용하는 격자 생성 방법이 LEWICE의 결과와 비교할 때, 전반적인 형상 예측은 유사하나 최대 두께 및 실험결과와 차이를 보이고 있어 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다. 향후 유리얼음 (Glaze Ice)상태의 착빙 형상을 예측하기 위한 연구를 진행할 계획이다
현재 사용하는 격자 생성 방법이 LEWICE의 결과와 비교할 때, 전반적인 형상 예측은 유사하나 최대 두께 및 실험결과와 차이를 보이고 있어 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다. 향후 유리얼음 (Glaze Ice)상태의 착빙 형상을 예측하기 위한 연구를 진행할 계획이다

참고문헌 (11)

2000, Gent, W.R., Dart, N.P. and Cansdale, J.T., "Aircraft Icing," Philosophical Transactions of the Royal Society A. Vol.358, No.1778, pp.2873-2911

상세보기
2002, Aircraft Icing, AOPA Air Safety Foundation. pp.1-3
1997, Wright, W.B., Gent, R.W, and Guffond, D., "DRAINASAlONERA Collaboration on Icing Research Part II-Prediction of Airfoil Ice Accretion," NASA Contractor Report 202349. Lewis Research Center, pp.1-5
2008, 이홍섭, "항공기 등록 현황, 국토해양부 정기통계," 국토해양부
2008, Top 30 airports by cargo tonnage 2007, Airport Council International
1980, Abu-Ghannam, B.J. and Shaw, R., "Natural Transition of Boundary Layers-The Effects of Turbulence, Pressure Gradient, and Flow History," Journal of Mech. Eng. Sci., Vol.22, pp.213-228

상세보기
1974, Hobbs, P.V., Ice Physics, Oxford University Press, Ely House, London
1969, Beard, K.V. and Pruppacher, H.R., "A Determination of the Terminal Velocity and Drag of Small Water Drops by Means of a Wind Tunnel," Journal of the Atmospheric Science, Vol.26, pp.1066-1072

상세보기
1981, Harris, C.D., "Two-Dimensional Aerodynamic Characteristics of the NACA 0012 Airfoil in the Langley 8-Foot Transonic Pressure Tunnel," NASA-TM-31927, Langley Research Center, pp.57-69
1990, Ruff, G,A. and Berkowitz, B.M., "User Manual for the NASA Lewis Ice Accretion Prediction Code (LEWICE)," NASA CR-185129, Lewis Research Center, pp.132-136
1999, Wright, W.B. and Rutkowski, A., "Validation Results for LEWICE 2,0," NASAICR-1999-208690, Lewis Research Center, pp.599-675

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 2차원 날개의 서리얼음 형상 예측
PREDICTION OF RIME ICE ACCRETION SHAPE ON 2D AIRFOIL 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

성능/효과

후속연구

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 2차원 날개의 서리얼음 형상 예측 PREDICTION OF RIME ICE ACCRETION SHAPE ON 2D AIRFOIL 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

성능/효과

후속연구

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

백선우 (1) 이관중 (51) 오세종 (42)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 2차원 날개의 서리얼음 형상 예측
PREDICTION OF RIME ICE ACCRETION SHAPE ON 2D AIRFOIL 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper