Question
0. 세미나 Outline 피드백 부탁드립니다.
1.
Introduction
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Purpose of this work
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Literature study
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Seminar overview
2.
ORNISP
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Structure of ORNISP
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GUI explanation
3.
Design parameter specification
•
Material properties
•
Design parameters
•
Flapping Kinematics
4.
Parametric study result
•
Main spar
•
Sub spar
•
Rib
•
Sheet
5.
Summary & Future plan
•
Summary
•
Future plan
Check the simulation result is reliable. i.e. wind tunnel test for some designs
Build surrogate model based on the results & run the optimization algorithm
(Far Future) Building Dynamic FSI solver for design optimization purpose
1. 설계 변수 변경 시 무게중심 위치가 변하는 것을 고려해야 하나요?
아래 두 요인으로 인해 무게중심 위치가 바뀌면, 피칭 모멘트 중심이 달라지는데 피칭모멘트를 계산할 점을 고정해도 괜찮은지 궁금합니다.
1) Main wing parameter 변경에 따른 무게중심 위치 변경
2) Kinematics 변경 → 메카니즘 변경 → 4bar linkage 길이 변경에 의한 무게중심 위치 변경
2. 아래 parameter study plan (Effect of wing flexibility on aerodynamic performance) 에 피드백 부탁드립니다.
1) Tail wing control surface (CS) angle이 0도 일 때, pitching moment가 0이 되는 flapping kinematics 찾기 ; Trim condition
2) 1)에서 구한 Kinematics에서 Tail wing CS angle을 -25 degree, 25 degree로 두어 pitching moment를 계산하여 pitching moment 변경 가능 범위 구하기
3) 1)에서 구한 Kinematics를 기반으로 아래 파라미터들을 변경하며 ORNISP로 Lift, Thrust, Pithching moment 계산
4) Parameters; (specific values of the parameters are TBD)
•
Main Spar: Outer & Inner diameter; (e.g. 4-2mm, 5-3mm)
•
Sub Spar: Location & Angle; (e.g. below schematics)
•
Rib: Number, Location & Angle (e.g. below schematics)
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Sheet: Aspect ratio (C_Root & L_Sheet), Shape (C_Tip & C_mean) (e.g. below schematics)
5) 만약 4)에서 구한 결과 중 pitching moment 변경 가능 범위를 초과하는 결과가 있으면 해당 변수 값을 pitching moment가 변경 가능 범위내로 존재할 수 있도록 수정
3. 향후 계획 피드백 부탁드립니다.
1) Material properties, model reduction 등에서 발생하는 불확실성에 의해 결과 값에도 uncertainty가 존재할 것이므로 계산한 결과 값들이 reliable 한지 풍동 실험으로 점검;
(모든 파라미터 조합들에 대해 실험하긴 어려우므로 대표적인 조합들로만 실험으로 점검할 계획)
2) 결과값을 바탕으로 surrogate model을 만들고, (e.g. Gaussian Process Regression, Neural Network) 해당 모델을 다시 ORNISP로 점검. → Model이 reliable할 경우 optimization 진행.
(매트랩에서 제공하는 surrogate model은 최적화 과정도 포함하고 있기에 사용하지 않을 예정)
3) (Far Future plan) 최적화를 위한 in-house Dynamic FSI solver 코딩 → ORNISP와 비교
혹시 추가 설명이 필요한 부분이 있다면 알려주시면 감사하겠습니다!
Answer
0. Lab Seminar Outline Feedback
1.
Introduction
motivation
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Purpose of this work: “Purpose of this work” 자체가 발표자료 제목이 되기엔 애매해 보임 → Ornithotper의 parameteric study가 필요한 이유가 “Literature survey”와 함께 자연스럽게 드러나는게 더 좋음
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Literature study: “Literature study” 보단 “Literature survey”라고 더 많이 씀. → 위와 같이 “Literature survey”와 함께 본 parameteric study가 필요한 이유가 드러나는게 좋음. (e.g. Dove는 3가지 종류의 날개 구조에 대해서 FSI 해석을 수행하여 더 효율이 좋은 날개 구조를 선택했다, 하지만 날개 구조 후보군의 다양성이 너무 떨어지며 더 다양한 날개 구조 후보군에 대한 분석이 필요함)
•
Seminar overview: 우리 연구실은 보통 “Introduction” 마지막에는 “Seminar overview” 보다 그냥 “Research objective”를 많이 쓰는 듯. 나같은 경우에는 “Research objective”를 보여주면서 overview도 같이 보여주는 거였음.
1.
ORNISP
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Structure of ORNISP: ORNISP의 기본적인 구성 및 원리를 설명하는 거면 괜춘 무난
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GUI explanation: 이건 1) GUI에 대한 대략적인 설명을 하겠다는 건지, 2) GUI를 이용해서 모델을 만드는 과정을 설명하겠다는 건지 잘 모르겠음
⇒ ORNISP를 이용해서 ornithopter 모델이 어떻게 생성되는지를 요약하는 정도면 괜춘할듯
2.
Design parameter specification: 그냥 “Design prameters”라고 하는게 나을듯 또는 “Wing design parameters”
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Material properties: 기준이 되는 ornithotper 모델을 KRoFalcon-S라고 소개하는 것이 더 편할지도 (기본 날개 구조는 CFRP 이고 Wing Sheet는 EPP 재질이니까)
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Design parameters: 이건 주 날개에서 너가 바꾸려는 변수들에 대한 소개라면 괜춘 무난
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Flapping Kinematics: 이것도 괜춘
3.
Parametric study result: result → results
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Main spar: 페이지 제목이 Main spar 자체가 되기엔 뭔가 애매함 → “Stiffness effect of main spar” 이렇게 조금은 구체적으로 가보는 게 나을듯
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Sub spar
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Rib
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Sheet: 형상 바꾸기인가?
4.
Summary & Future plan: 외국인들 보니까 “Future works”를 더 많이 쓰는 듯
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Summary
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Future plan: “Future works” 향후 계횐은 우선 계획이니까 무난해 보임
Check the simulation result is reliable. i.e. wind tunnel test for some designs
Build surrogate model based on the results & run the optimization algorithm
(Far Future) Building Dynamic FSI solver for design optimization purpose
1. 무게중심 위치의 변화
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Main wing parameter 변경과 4-bar linkage 변경에 따라서 실제로는 무게 중심이 변하겠지만, 현재 날개 구조의 유연성 및 날개 운동학에 따른 공력 특성 변화에 초점을 맞추고 있기 때문에 무게중심의 변화는 고려하지 않아도 괜찮을 듯.
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Pitching 모멘트 계산할때의 기준점이 일정해야, 변경된 design parameter가 실제로 어떠한 영향을 줬는지 파악하기 더 쉽기도 함
2. Feedback for the Parameter Study Plan
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위에 적어 놓은 계획을 요약하면
1.
Tail wing CS가 0 deg일 때, pitcing moment가 0이 되는 flapping kinematics를 찾고 조종면 각도 (-25~25 deg)에 따른 pitching moment의 controllability를 구하기
2.
앞선 Kinematics를 기반으로 parametric study를 하며 공력 특성 (lift, thrust, pitching moment)가 어떻게 변하는지 체크
•
여기서 pitching moment가 0이 되는 flapping kinematics를 탐색하는건 조금 parametric study와 결이 달라질꺼 같고 엄청 어려운 일이라 추천하지 않음
•
차라리 Reference를 현재 ORNISP 기본 값은 KRoFalcon의 것으로 잡고 설계 변수 변경에 따른 공력 특성의 변화를 분석하는게 더 나아보임
1.
Wing kinematic의 상반각이 pitching moment에 미치는 영향
2.
Main spar의 강성 변화가 날개 구조의 모드 특성 및 공력 특성에 미치는 영향
3.
Sub spar의 위치 및 배치 각도가 날개 구조의 모드 특성 및 공력 특성에 미치는 영향
4.
Rib의 개수가 ~
5.
Rib의 각도가 ~
6.
Sheet의 AR이 ~
7.
Sheet의 형상이 ~
등등…
•
너가 정한 parametric study 후보군에 대한 의견
◦
Main Spar: Outer & Inner diameter; (e.g. 4-2mm, 5-3mm): 이건 저번에도 이야기 했지만 무난함
◦
Sub Spar: Location & Angle: 이것도 무난함 대신 너무 후보군 숫자가 많아지지 않게 2개의 변수로 적절한 조합을 잘 추려보길
◦
Rib: Number, Location & Angle: Rib 개수에 따른 분석도 괜춘. 다만, 아래 그림의 Angled 같은 경우 날개 root쪽(아래쪽)으로 각이 생겼는데 보통 ornithotper 날개는 날개 tip쪽으로 각도를 만들어줌 (졸업생 Hamza의 연구의 오니솝터 날개 참고)
◦
Sheet: 날개 AR을 바꾸게 되면 Frame 구조의 제한이 생길텐데 공평한 비교 후보군들을 만들기 어려워 보임 (AR이 크면 결국 spar 길이가 늘어나게 되는 것처럼)
⇒ 그나마 해볼 수 있는 거는 아래 그림처럼 일정한 Frame 구조에 대해서 Sheet 형상만 바꿔보는 거 정도?
⇒ 근데 이 경우도 가지수가 많아지기는 애매한게 아래 그림 중 Elliptical 형상 공력 격자 생성된 모습을 보면 Wing tip에서 panel element가 너무 작고 직사각형으로 만들어 진다는 것을 확인할 수 있음 → UVLM 해석 안정성이 떨어질 수 있음
⇒ 우선은 앞선 Frame 구조들에 대한 parameteric study를 먼저 수행해서 다 정리해보고, 시간이 남으면 sheet에 대해서도 시도해보길 (처음부터 sheet 변수 바꾸기는 적절한 후보군 생성하기에 어려움이 많아서 비추천)
3. 향후 계획 피드백
1.
풍동 실험을 통한 모델 검증
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풍동 실험으로 ORNISP 검증하는 거 자체는 나쁘지 않음
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몇 가지 생각해야할 것들: KAIST 풍동 쓸건지 충남대 풍동 쓸건지 / 어느정도 날개 크기에 대해서 검증할건지
2.
Surrogate model 만들기
•
이게 구조에 대한 surrogate model을 만든다는 건지, 공력 모델에 대한 surrogate model을 만든다는 건지 잘 모르겠음
•
이거 관련해서는 직접 좀 이야기 해봐야할듯
3.
In-House FSI Solver 개발
•
최적화를 앞선 surrogate model을 통해 하는 거면 새로운 FSI solver가 필요한가…?
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FSI solver의 필요성 및 어느정도 레벨의 정확성을 갖도록 구성할지 등에 대한 구체성은 필요할듯
(ORNISP처럼 유연 날개는 modal-based 모델을 쓰고 UVLM을 쓴다던지, QS를 쓴다던지 등)
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