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피스톤식 압축기는 현재 냉장고와 에어컨 등에 많이 사용되는 압축기 중 하나이다. 실린더 내에서 피스톤의 왕복 운동을 통하여 내부 작동유체를 고압으로 압축하여 배출하고, 다시 저압의 작동유체를 흡입하는 과정을 반복한다. 압축기의 성능을 더 향상시키기 위해 압축기 내부 피스톤과 실린더 사이의 간극이 마이크로미터 단위로 작아져 피스톤의 왕복 운동 과정에서 실린더와 접촉이 발생할 수 있는데 이는 압축기의 수명과 성능에 큰 영향을 준다. 최근에는 피스톤과 실린더의 접촉을 방지하고 마찰 손실을 줄이기 위하여, 피스톤 단면의 형상 변화, ...

피스톤식 압축기는 현재 냉장고와 에어컨 등에 많이 사용되는 압축기 중 하나이다. 실린더 내에서 피스톤의 왕복 운동을 통하여 내부 작동유체를 고압으로 압축하여 배출하고, 다시 저압의 작동유체를 흡입하는 과정을 반복한다. 압축기의 성능을 더 향상시키기 위해 압축기 내부 피스톤과 실린더 사이의 간극이 마이크로미터 단위로 작아져 피스톤의 왕복 운동 과정에서 실린더와 접촉이 발생할 수 있는데 이는 압축기의 수명과 성능에 큰 영향을 준다. 최근에는 피스톤과 실린더의 접촉을 방지하고 마찰 손실을 줄이기 위하여, 피스톤 단면의 형상 변화, 그루브 또는 미세홈 등의 텍스처링을 적용 하는 방법들이 사용되고 있다. 그러나 텍스처링의 부적절한 형상 및 위치에 따라 마찰 손실과 최소간극 유지에 악영향을 줄 수도 있다. 그러므로 형상 및 텍스처링의 위치가 피스톤에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 피스톤 형상변수의 변화가 피스톤식 압축기에 미치는 영향을 파악하기 위하여 피스톤의 형상을 변화시키는 방법과 기존 저널베어링에서 사용되던 헤링본 그루브와 유사한 톱니모양 그루브를 적용하여 유체윤활 해석을 수행한다. 좁은 틈새에서 압력을 결정하는 Reynolds equation을 유한차분법(Finite Difference Method)을 이용하여 피스톤과 실린더 사이 간극에서의 압력분포를 구하고, 피스톤에 작용하는 압력에 의한 힘과 외력에 의한 동특성, 마찰 손실과 간극의 변화에 관련된 해석을 진행한다. 또한 톱니모양 그루브를 비롯한 피스톤의 형상변화가 압축기의 마찰손실과 최소유막두께 개선에 미치는 영향을 수치해석적으로 살펴본다.

Abstract ▼ AI-Helper

It is possible to prevent the piston from contacting with the cylinder by means of changing in shape of the piston or applying a micro-texture over the piston surface such as micro-grooves or micro-holes. A series of saw-tooth-shape grooves is applied on the piston surface in this study. Effects of ...

It is possible to prevent the piston from contacting with the cylinder by means of changing in shape of the piston or applying a micro-texture over the piston surface such as micro-grooves or micro-holes. A series of saw-tooth-shape grooves is applied on the piston surface in this study. Effects of groove depth, groove angel, and the number of grooves together with the radial clearance variations are studied numerically using a finite difference method. The minimum radial clearance variation for the whole compression cycle is obtained through the dynamic analysis of the piston for various changes of groove geometries. The minimum radial clearance is increased while the friction loss is reduced by applying a series of saw-tooth-shape grooves on the piston.

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