다. 해석 격자
3. 기술지원 결과
가. 유동해석 결과
▪ 아래의 그림에 각 case의 속도 분포 결과를 나타냄
▪ 흡입 압력이 대기압인 case 1, 2, 3의 경우 아연 자유 표면과 내피와의 높이가 낮아짐에 따라 배풍기 측으 로 흐르는 유속이 증가
▪ 상대적으로 case 2의 결과에 정체 영역이 적게 분포함을 확인
▪ 출구 측 흡입 조건에 따라 내부 유동 패턴도 변화하지만 큰 차이는 보이지 않음
< Case 1 > < Case 2 > < Case 3 >
< Case 4 > < Case 5 > < Case 6 >
< 속도 분포 >
▪ 아래의 그림에 각 case 별 particle tracking 분포 결과를 나타냄
Outlet condition Case no. Outlet(배풍기) Inlet(furnace) 내부 잔류 Total
0 [mmAq]
슈퍼컴퓨팅 M&S 기술지원 최종보고서
3. 기술지원 결과
< 임펠러 회전수에 따른 공기 농도 및 수면까지의 기포 도달 시간 (100 L) >
50 rpm 150 rpm 250 rpm
< 챔버 내부 산소 농도의 분포 (1,000 L) >
▪ 아래 표는 각 회전수별 공기가 차지하는 농도 및 기포가 수면에 도달하는데 걸리는 최대, 최소, 평균 시 간을 나타냄
▪ 50, 150 rpm은 전반적으로 농도의 분포 및 기포의 수면 도달 시간이 거의 비슷한 수준임 ▪ 50 rpm 계산의 경우 경향성에서 다소 벗어난 결과를 보임
▪ 250 rpm의 경우 수면까지의 기포 도달 시간상으로는 150rpm과 동일하나 250rpm의 경우 기포가 유동영역 바깥으로 다 빠져나가지 못하고 챔버내에서 계속 머무르는 현상이 발생
▪ 따라서 250rpm의 경우 기포의 수면 도달시간은 실제로는 훨씬 크게 나타날 수 있음
< CFD-DPM 계산 진행에 따른 공기 농도값 변화 추이 (1,000L) >
< 임펠러 회전수에 따른 기포의 수면 도달 시간 비교 (1,000 L) >
슈퍼컴퓨팅 M&S 기술지원 최종보고서
지원 제목 레귤레이터 내부 유동 해석을 통한 성능 평가
기업명 ㈜단해
지원 기간 2019년 5월 1일 ~ 2019년 11월 30일
지원담당자 KISTI 가상설계센터 손일엽
1. 기술지원 제품개요
일반 공장에서 많이 사용되는 압축공기 유량 조절 장치로써 고압, 고속의 공기를 적절하게 공급해주는 장치
2. 기술지원 내용
가. 해석 케이스 분류
▪ 본 해석은 레귤레이터의 내부 유동 특성을 조사함으로써 레귤레이터 내부 압축 공기 흐름의 경향성을 분 석하고 내부 유로의 구조물 변경(정압관 길이 변화)에 따른 공기 유동의 변화를 분석하여 압력변화가 적 은 레귤레이터를 설계하는데 있어 기초 자료를 얻는 것이 목적
▪ 레귤레이터로 들어가는 공기의 조건(입구조건)과 나오는 토출 공기의 조건(출구조건)을 지정하고 입출구 조건 변화에 따른 유동 특성(유속, 밀도, 압력 등)을 분석함.
▪ 해석에 사용된 SW는 ANSYS CFX v19.2이며 격자는 ANSYS Meshing으로 수행
< 문제 해결의 과정 및 전략 >
▪ 본 기술지원에서는 5개 케이스에 대한 유동 해석을 수행하였으며 유동 해석 케이스는 다음과 같이 구분
3. 기술지원 결과
가. Case 1, 2 해석 결과
▪표 2는 Case 1,2의 해석결과를 나타낸 것으로서 유로가 좁아지는 영역에서 급격한 압력 강하가 나타나며, 가장 높은 유속 분포를 보이고 있음.
< Case 1, 2 결과 비교 >
나. Case 3 해석 결과
▪유선 방향에 따른 압력 변화를 도시함으로써 압력이 급격히 변화하는 지점을 조사하였으며 틈새 부분에서 압력저감이 큰 것을 알 수 있음(빨간색에서 하늘색으로 급격하게 색깔이 변화)
< 유선에 따라 변화하는 레귤레이터 내부 정압의 변화(Case 3) >
다. Case 4, 5 해석 결과
▪Case 3을 통해 얻어진 입출구 조건을 적용하여 내부의 정압관의 길이가 변경된 사양에 대해 동일한 해석 을 수행(정압관이 짧아진 경우를 Case 4, 정압관을 늘린 경우를 Case 5라고 함)
< 정압관 길이 변경에 따른 해석 Case 정의 >
▪ Case 4의 유동 특징
- 정압관내 유속이 가장 높으며 반대로 정압관 끝부분에서의 압력은 낮음.
- 하부 공간의 내부 압력이 상대적으로 낮게 나타남.
▪ Case 5의 유동 특징
- 정압관내 유속이 가장 낮으며 반대로 정압관 끝부분에서의 압력은 높음.
- 하부 공간의 내부 압력이 상대적으로 높게 나타남.
▪ Case 3, 4, 5에서 유선 분포에는 크게 변화 없음.(정압관의 길이가 레귤레이터 내부의 전반적인 유동 흐름 에는 영향을 끼치지 않음.)
< 레귤레이터 단면에서의 유속 및 압력 분포 비교 (Case 3, 4, 5) >