유체관로의 부손실 실험 장치 모델

소개글

유체관로의 부손실 실험 장치 모델에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1 장 서론

제 2 장 유체관로의 부손실 실험 장치 모델
1. 유체관로 실험장치
2. 유체관로 실험장치의 부분 형상 변화

제 3 장 컴퓨터시뮬레이션
1. CFD 개요
1) 유동현상의 규명
2) CFD
2. 전산유체 역학의 개요
a 전산유체역학이란?
b. 해의 정확도에 영향을 미치는 인자
c. 후처리 과정
d. 전산유체역학의 적용 분야
3. 수치해법
a. 유동의 시뮬레이션 과정
b. 편미분 방정식(Partial Differential Equation)

제 4 장 결과 및 고찰

제 5 장 결 론

참 고 문 헌

본문내용

얻을 수 있다.
제 4 장 결과 및 고찰
유체 관로내에 부손실 실험 장치의 시뮬레이션을 통한 결과를 얻어내기 위하여 0.1m의 일정한 관로를 0.15m로 확대 했을때의 경우와 90°의 원활한 곡관 90°의 사접곡관 또는 곡률등이 바뀌는 파이프 형상을 만들어 각부분의 속도분포를 알아 내어 유동의 변화와 손실등을을 알아 보고자 하였다.
초기 조건으로는 물이 285K의 온도를가진 2 m/s의 속력의 유체가 관로에 들어가고 나올때는 밖으로 빠져나오므로 0 Pa의 압력을 갖는다는 조건을 정해주었다.
그림4 속도의 streamline
그림5 속도 vector 형상
▶입구와 출구의 조건만 주어진 상태에서 시뮬레이션을 통하여 속도의 형상을 스트림 라인
과 벡터의 형상 으로 나타내어 보았다.
스트림 라인의 경우에는 비교적 전체적인 관내의 여러부분에서 유체의 흐름을 확인할수 있었고 유동을 벡터 현상으로 다시 보면 어느곳에서 빨라지고 적어지는지 좀더 확연하게 유동현상을 관찰할수 있다.
그림6 XY평면에서의 속도벡터
▶XY평면으로 관내를 잘라서 속도분포를 확인하게 되면 유체가 관의 중심을 중점으로 어
떻게 흘러가는지 확인할수 있다.
그림7 관내의 온도 분포
그림8 XY평면에서의 온도분포
▶유체관내의 온도 분포를 살펴보면 어느곳에서나 거의 변화가 없음을 알수 있다. 이는 온
도를 변화시키기에는 속도에너지가 턱없이 부족하기 때문에 이로써 온도변화는 무시할만큼
적다는 이론을 다시금 확인할수 있다.
그림9 관내의 압력분포
그림10 XY평면에서의 압력분포
▶관내의 압력 분포를 살펴보면 속도 형상과 유사하게 관내의 압력변화가 이루어져 있음을
알수 있다. 유체의 흐름이 느린곳에서는 낮은 압력이 나타나고 유체의 흐름이 빨라지는 곳
에서는 높은 압력을 보인다.
그림11 XY 평면에서 Turbulence Kintic Energy
그림12 Turbulence Eddy Dissipatio
▶ Turbulence Kintic Energy과 Turbulence Eddy Dissipatio의 형상을 살펴 보면 대체로 유속과 유사
한 형상을 나타낸다
▶시뮬레이션을 통하여 앞의 그림2의 각부분의 유동현상을 찾아 내었다.
①
②
③
④
⑤
⑥
그림9 각부분별 유동현상
표 1 각부분별 유동현상
①
②
③
④
⑤
⑥
Velocity
1.82271[m s^-1]
1.80374 [m s^-1]
1.22137 [m s^-1]
1.22137 [m s^-1]
2.00377 [m s^-1]
1.84637 [m s^-1]
Total Pressure
5271.27 [Pa]
5137.51 [Pa]
3694.82 [Pa]
4297.87 [Pa]
4079.98 [Pa]
4012.39 [Pa]
Temperature
285 [K]
285 [K]
285 [K]
285 [K]
285 [K]
285 [K]
Turbulence Kinetic Energy
0.00140205 [J kg^-1]
0.00547678 [J kg^-1]
0.0434221 [J kg^-1]
0.0264642 [J kg^-1]
0.0370118 [J kg^-1]
0.0317126 [J kg^-1]
Turbulence Eddy Dissipatio
0.652044 [m^2 s^-3]
0.00547678 [J kg^-1]
0.714876 [m^2 s^-3]
0.558057 [m^2 s^-3]
1.03295 [m^2 s^-3]
0.652044 [m^2 s^-3]
제 5 장 결 론
유체 관로의 부차적 손실에 관한 실험을 CFD를 통한 시뮬레이션 방법으로 나타내 보았다. 관로내에서 유체가 흐를 때 일어나는 손실은 일반적으로 크게 두가지로 분류될수 있다 이는 압력손실의 주 원인인 마찰에 기인하는 주손실과 형상에 의한 압력 손실이 주 원인이 되는 부손실 이다 따라서 주손실의 경우에는 길이가 긴 직관에서 주로 발생하고 부손실은 곡관이나 단면적의 변화 ,관 이음 부분등에서 일어나게 되는데 이러한 부분에서 유동에서 박리가 발생하게 되면 박리 구역에서 격렬한 혼합으로 인한 에너지 손실과 수두 손실이 발생된다. 근데 이 수두 손실은 유속의 제곱에 비례하게 되므로 속도에 영향을 받게 된다. 처음 2 m/s의 속력으로 유속이 주어지지만 마찰에 의하여 처음에 속도가 어느정도 줄어들게 되고 곡관을 통과 하면서 곡관의 안쪽 면에서는 유속이 빨르고 곡관의 뒷면에서는 유속이 느려지게 된다. 다시 확장된 관을 통과하면서 박리 현상과 더불어 유속이 현저하게 떨어지게 되고 다시 원활한 곡관과 사접곡관을 통하면서 속도가 증가하는 현상을 보인다 특히 사접곡관의 경우에는 관로의 급격한 각 변화에 따라서 유속이 매우 빨라지게 되는 현상을 보이는 것을 알수 있었다. 압력의 변화는 유속의 변화와 대체로 일치하며 온도의 경우에는 변화가 없었는데. 이는 온도의 변화를 나타내기에는 다른 외부유체의 출입이 없었기 때문에 속도와 마찰등의 영향을 받게 되는데 이 러한 조건으로 온도가 높아지기에는 유속이 너무 느렸기 때문이다 실제로도 유속으로 인한 온도 증가는 무시할수 있을정도로 미소한 양이기 때문에 무시 할수 있다. 이 외에도 시뮬레이션을 통해 Turbulence Kinetic Energy와 Turbulence Eddy Dissipatio 의 형상을 살펴 볼수 있었는데 대체로 유속과 같은 형상을 나
타 내었다. 따라서 이 두 형상도 유속에 영향을 받고 있다는 것을 확인 할수 있다.
따라서 유체 관로의 설계에서 손실을 줄이는 방법으로는 원활한 곡률의 곡관과 관의 이음에
서 크기차이가 많이 나지 않는 관을 사용한다면 유체 관로의 부손실을 줄일수 있는 관의 설
계를 할수 있을 것이다.
참 고 문 헌
[유체역학] 유상신 유정열 박재형 장근식 서상호 이병권 이계한 신세현 공저 사이텍 미디 어(2005) p153~160 p437~459
http://www.anst.co.kr/main/?skin=comp_greeting.htm
http://blog.naver.com/ydcbk?Redirect=Log&logNo=20026120231
http://blog.naver.com/sangbokn?Redirect=Log&logNo=120011439649

키워드

ansys,   유체역학,   부손실