결과 및 고찰

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(a)  = 500rpm

(b)  = 1500rpm

(c)  = 2500rpm

Fig. 4-1 The total pressure along the rpm in inlet pipe length of 100mm

Fig. 4-2는 inlet pipe length가 110mm 일 때 rpm에 따른 메인머플러 내부의 압력을 보여주고 있다. rpm 이 500일 때에는 입구 측에서 18.6 kpa의 최대 압력 이 발생하고 inlet pipe와 outlet pipe의 hole를 통해서만 유동이 가능한 격변 사이의 머플러 가운데 공간에서는 평균 11 kpa, 출구측은 대기압과 같은 압력을 가졌다. rpm 이 1500일 때에는 입구 측에서 164 kpa의 최대 압력이 발생하고 inlet pipe와 outlet pipe의 hole를 통해서만 유동이 가능한 격변 사이의 머플 러 가운데 공간에서는 평균 100 kpa, 출구측은 대기압과 같은 압력을 가졌다.

rpm 이 2500일 때에는 입구 측에서 452 kpa의 최대 압력이 발생하고 inlet pipe 와 outlet pipe의 hole를 통해서만 유동이 가능한 격변 사이의 머플러 가운데 공간에서는 평균 260kpa, 출구측은 대기압과 같은 압력을 가졌다.

(a)  = 500rpm

(b)  = 1500rpm

(c)  = 2500rpm

Fig. 4-2 The total pressure along the rpm in inlet pipe length of 110mm

Fig. 4-3은 inlet pipe length가 100mm 일 때 rpm에 따른 메인머플러 내부의 압력을 보여주고 있다. rpm 이 500일 때에는 입구 측에서 10.5 kpa의 최대 압력 이 발생하고 inlet pipe와 outlet pipe의 hole를 통해서만 유동이 가능한 격변 사이의 머플러 가운데 공간에서는 평균 3 kpa, 출구측은 대기압과 같은 압력을 가졌다. rpm 이 1500일 때에는 입구 측에서 92.7 kpa의 최대 압력이 발생하고 inlet pipe와 outlet pipe의 hole를 통해서만 유동이 가능한 격변 사이의 머플 러 가운데 공간에서는 평균 25 kpa, 출구측은 대기압과 같은 압력을 가졌다.

rpm 이 2500일 때에는 입구 측에서 255 kpa의 최대 압력이 발생하고 inlet pipe 와 outlet pipe의 hole를 통해서만 유동이 가능한 격변 사이의 머플러 가운데 공간에서는 평균 50 kpa, 출구측은 대기압과 같은 압력을 가졌다.

(a)  = 500rpm

(b)  = 1500rpm

(c)  = 2500rpm

Fig. 4-3 The total pressure along the rpm in inlet pipe length of 120mm

2. CFD 속도분포에 대한 결과 및 고찰

Fig. 4-4는 inlet pipe length가 100 mm 일 때 rpm에 따른 메인머플러 내부 의 속도분포를 보여준다. rpm 이 500일 때 메인머플러의 inlet pipe로 들어오는 유체의 속도는 11.1m/s 이고 파이프를 지나면서 속도가 점차 감소한다. 하지만 inlet pipe에 있는 hole을 통해서 pipe 밖으로 나가는 유체의 평균속도는 20 m/s이고, outlet pipe를 통해서 이동하는 유체는 inlet pipe로 들어올 때 속도 와 같은 속도로 흐르는 것을 볼 수 있다. 이것은 outlet pipe에 있는 천공을 통 해서 빠른 속도로 유입되는 유체로 인하여 속도가 점차 증가하는 것을 볼 수 있 으며, outlet pipe 천공을 통해서 들어오는 유체의 최대 속도는 91.8m/s 이고 평균 50m/s 로 흐르고 있는 것을 볼 수 있다. rpm이 1500일 경우에는 메인머플 러의 inlet pipe로 들어오는 유체의 속도가 33.5m/s 이다. 파이프를 지나면서 속도가 점차 감소하지만 inlet pipe에 있는 hole을 통해서 pipe 밖으로 나가는 유체의 평균속도는 50m/s이고, outlet pipe를 통해서 이동하는 유체는 inlet pipe로 들어올 때 속도와 같은 속도로 흐르는 것을 볼 수 있다. 이것 역시 outlet pipe에 있는 천공을 통해서 빠른 속도로 유입되는 유체로 인하여 속도가 점차 증가하게 되는 것이고, outlet pipe 천공을 통해서 들어오는 유체의 최대 속도는 275.5m/s 이고 평균 150m/s 로 흐르고 있는 것을 볼 수 있다. rpm이 2500일 때 메인머플러의 inlet pipe로 들어오는 유체의 속도는 55.8m/s 이고, 또한 파이프를 지나면서 속도가 점차 감소한다. 하지만 inlet pipe에 있는 hole 을 통해서 pipe 밖으로 나가는 유체의 평균속도는 100m/s이고, outlet pipe를 통해서 이동하는 유체는 inlet pipe로 들어올 때 속도와 같은 속도로 흐르는 것 을 볼 수 있는데, 이것은 outlet pipe에 있는 천공을 통해서 빠른 속도로 유입 되는 유체로 인하여 속도가 점차 증가하기 때문이다. outlet pipe 천공을 통해 서 들어오는 유체의 최대 속도는 458.4m/s 이고 평균 220m/s 로 흐르고 있는 것 을 볼 수 있다.

(a)  = 500rpm

(b)  = 1500rpm

(c)  = 2500rpm

Fig. 4-4 Velocity magnitude along the rpm in inlet pipe length of 100mm

Fig. 4-5는 inlet pipe Length가 110 mm 일 때 rpm에 따른 메인머플러 내부 의 속도분포를 보여준다. rpm이 500일 때 메인머플러의 inlet pipe로 들어오는 유체의 속도는 11.1 m/s 이고 파이프를 지나면서 속도가 점차 감소한다. 하지만 inlet pipe에 있는 hole을 통해서 pipe 밖으로 나가는 유체의 평균속도는 15 m/s이고, outlet pipe를 통해서 이동하는 유체는 inlet pipe로 들어올 때 속도 와 같은 속도로 흐르는 것을 볼 수 있다. 이것은 outlet pipe에 있는 천공을 통 해서 빠른 속도로 유입되는 유체로 인하여 속도가 점차 증가하는 것을 볼 수 있 으며, outlet pipe 천공을 통해서 들어오는 유체의 최대 속도는 81 m/s 이고 평 균 40 m/s 로 흐르고 있는 것을 볼 수 있다. rpm이 1500일 경우에는 메인머플러 의 inlet pipe로 들어오는 유체의 속도가 33.5 m/s 이다. 파이프를 지나면서 속 도가 점차 감소하지만 inlet pipe에 있는 hole을 통해서 pipe 밖으로 나가는 유 체의 평균속도는 50 m/s이고, outlet pipe를 통해서 이동하는 유체는 inlet pipe로 들어올 때 속도와 같은 속도로 흐르는 것을 볼 수 있다. 이것 역시 outlet pipe에 있는 천공을 통해서 빠른 속도로 유입되는 유체로 인하여 속도가 점차 증가하게 되는 것이고, outlet pipe 천공을 통해서 들어오는 유체의 최대 속도는 242.8 m/s 이고 평균 130 m/s 로 흐르고 있는 것을 볼 수 있다. rpm이 2500일 때 메인머플러의 inlet pipe로 들어오는 유체의 속도는 55.8 m/s 이고, 또한 파이프를 지나면서 속도가 점차 감소한다. 하지만 inlet pipe에 있는 hole 을 통해서 pipe 밖으로 나가는 유체의 평균속도는 80 m/s이고, outlet pipe를 통해서 이동하는 유체는 inlet pipe로 들어올 때 속도와 같은 속도로 흐르는 것 을 볼 수 있는데, 이것은 outlet pipe에 있는 천공을 통해서 빠른 속도로 유입 되는 유체로 인하여 속도가 점차 증가하기 때문이다. outlet pipe 천공을 통해 서 들어오는 유체의 최대 속도는 404.7 m/s 이고 평균 200 m/s 로 흐르고 있는 것을 볼 수 있다.

(a)  = 500rpm

(b)  = 1500rpm

(c)  = 2500rpm

Fig. 4-5 Velocity magnitude along the rpm in inlet pipe length of 110mm

Fig. 4-6은 inlet pipe Length가 110 mm 일 때 rpm에 따른 메인머플러 내부의 속도분포를 보여준다. rpm이 500일 때 메인머플러의 inlet pipe로 들어오는 유 체의 속도는 11.1 m/s 이고 파이프를 지나면서 속도가 점차 감소한다. 하지만 inlet pipe에 있는 hole을 통해서 pipe 밖으로 나가는 유체의 평균속도는 20 m/s이고, outlet pipe를 통해서 이동하는 유체는 inlet pipe로 들어올 때 속도 와 같은 속도로 흐르는 것을 볼 수 있다. 이것은 outlet pipe에 있는 천공을 통 해서 빠른 속도로 유입되는 유체로 인하여 속도가 점차 증가하는 것을 볼 수 있 으며, outlet pipe 천공을 통해서 들어오는 유체의 최대 속도는 98.5 m/s 이고 평균 50 m/s 로 흐르고 있는 것을 볼 수 있다. rpm이 1500일 경우에는 메인머플 러의 inlet pipe로 들어오는 유체의 속도가 33.5 m/s 이다. 파이프를 지나면서 속도가 점차 감소하지만 inlet pipe에 있는 hole을 통해서 pipe 밖으로 나가는 유체의 평균속도는 60 m/s이고, outlet pipe를 통해서 이동하는 유체는 inlet pipe로 들어올 때 속도와 같은 속도로 흐르는 것을 볼 수 있다. 이것 역시 outlet pipe에 있는 천공을 통해서 빠른 속도로 유입되는 유체로 인하여 속도가 점차 증가하게 되는 것이고, outlet pipe 천공을 통해서 들어오는 유체의 최대 속도는 295.2 m/s 이고 평균 140 m/s 로 흐르고 있는 것을 볼 수 있다. rpm이 2500일 때 메인머플러의 inlet pipe로 들어오는 유체의 속도는 55.8 m/s 이고, 또한 파이프를 지나면서 속도가 점차 감소한다. 하지만 inlet pipe에 있는 hole 을 통해서 pipe 밖으로 나가는 유체의 평균속도는 100 m/s이고, outlet pipe를 통해서 이동하는 유체는 inlet pipe로 들어올 때 속도와 같은 속도로 흐르는 것 을 볼 수 있는데, 이것은 outlet pipe에 있는 천공을 통해서 빠른 속도로 유입 되는 유체로 인하여 속도가 점차 증가하기 때문이다. outlet pipe 천공을 통해 서 들어오는 유체의 최대 속도는 491.7 m/s 이고 평균 250 m/s 로 흐르고 있는 것을 볼 수 있다.

(a)  = 500rpm

(b)  = 1500rpm

(c)  = 2500rpm

Fig. 4-6 Velocity magnitude along the rpm in inlet pipe length of 120mm

Fig. 4-7은 inlet pipe 의 첫 번째 천공과 outlet pipe 의 첫 번째 천공의 속도를 이용하여 구한 Kinetic Energy 와 TL (Transmission Loss)를 보여준다.

500rpm 일 때 모든 inlet pipe length 에 대하여 가장 큰 값을 가졌고 rpm이 증 가함에 따라 Kinetic Energy 가 낮아지는 것을 볼 수 있다. 이것은 첫 번째 천 공이 입구측에 유입되는 속도에 가장 큰 영향을 받기 때문이다. 그리고 선형회 귀분석을 이용하여 결정계수(coefficient of determination)를 구하여 신뢰성을 확인하였다. 100 mm 의 경우에는 96.53%의 신뢰성을 가졌고 110 mm 는 96.53%, 120 mm 에서는 94.55% 의 신뢰성을 보여주어 모든 case에서 높은 신뢰성을 보이 고 있다.

Fig. 4-8은 inlet pipe 의 첫 번째 천공과 outlet pipe 의 두 번째 천공의 속 도를 이용하여 구한 Kinetic Energy 와 TL (Transmission Loss)를 보여주고 있 다. Fig. 4-7 와 그래프 경향을 보여주고 있는데, 500rpm 일 때 모든 inlet pipe length 에 대하여 가장 큰 값을 가졌고 분당회전수(rpm)가 증가함에 따라 Kinetic Energy 가 낮아지는 것을 똑같이 볼 수 있었다. 위와 마찬가지로 선형 회귀분석을 이용하여 결정계수를 구하였는데, 100 mm 의 경우에는 99.61%의 신 뢰성을 가졌고 110 mm 는 98.05%, 120 mm 에서는 98.42% 의 신뢰성을 보여주어 Fig. 4-9보다 더 높은 신뢰성을 보여주고 있다.

Fig. 4-7 와 Fig. 4-8을 통하여 유동특성과 소음특성의 경향성을 파악할 수 있었다.

Fig. 4-7 Accuracy comparison between kinetic energy and sound pressure level at    and   

Fig. 4-8 Accuracy comparison between kinetic energy and sound pressure level at  and 

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