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문제 정의
- 본 연구에서는 강판 단부의 과도금 원인을 분석하기 위하여 강판 단부에서 발생하는 3차원 비정상 와동에 대한 수치해석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 와동의 발생 메커니즘을 자세히 살펴보기 위해 비정상 수치해석을 수행하였다. 또한 에어나이프로부터 분사되는 기체의 Mach 수가 대략 0.
- 본 연구에서는 위에서 언급한 단부 과도금의 요인들 중 단부 와동에 초점을 맞추고자 한다. 왜냐하면 차폐막을 설치함으로써 과도금 현상을 억제할 수 있다는 사실이 밝혀졌고 실제 현장에서도 이 방법이 응용되고 있기 때문이다.
- 따라서 현재까지는 단부 과도금 현상을 막아줄 수 있는 좀 더 안정적인 방법을 제시하기는 매우 어려운 실정이다. 본 연구의 목적은 단부 와동 발생의 메커니즘과 이것이 에어 나이프의 아연 제거능력에 어떠한 영향을 끼치는지에 대한 정성적 특성을 상용코드인 STAR -CD를 이용하여 규명하는 것이다.
- 그리고 충돌압력의 감소는 에어나이프의 아연 제거 능력을 저하시키는 중요한 원인이 된다. 실제 현장에서는 이러한 와동을 방지하기 위하여 다양한 방법으로 에어나이프를 설치하는데 본 연구에서는 크게 두 에어나이프 사이의 거리(와차폐막의 부착이 강판 단부의 충돌압력에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다.
- 왜냐하면 G값이 일정 거리 이하가 되면 두 제트 유동이 서로 충돌하는 영역이 작아서 와동을 형성할 수 없게 되지만 이 값이 커짐에 따라 두 개의 제트가 서로 충돌하는 영역이 넓어지고 이에 따라 단부 와동을 생성시키는 유동의 불안정성이 증가된다. 이와 같은 이유로 본 연구에서는 와동의 발생을 완벽하게 억제할 수 있는 강판과 차폐막의 간격을 알아 보았다.
가설 설정
- 첫째는 Takeishi와 Morino"가 제시한 바와 같이 액체 아연의 표면장력이 그 원인일 것이라는 이론이다. Takeishi와 Morino는 여러가지 조건에서 실험을 수행한 결과 에어나이프가 설치되어있지 않을 경우에는 액체아연의 표면장력이 단부 과도금 현상을 발생시키며 에어나이프가 설치되어 있을 때에는 강판의 중앙으로부터 단부 쪽으로 흘러가는 유동이 발생하고 이것이 액체아연의 표면장력과 복합적으로 작용해서 단부 과도금 현상을 유발한다고 지적하였다.
- 그리고 좌측 에어나이프의 상부에 있었던 반시계 방향 와동은 우측 제트에 의해 생긴 시계방향 와동에 밀려 소멸되어 졌다. (d)에서 볼 수 있는 시계방향 와동들은 이후 (a) 의 상태로 돌아가고 이로 인해 와동의 형성은 일정한 주기를 갖게 된다. 이와 같이 에어 나이프의 상부와 하부에서 발생하는 반시계방향 와동과 시계방향 와동의 발생은 원봉의 후류에서 발생하는 Karman vortex 의 형성과 유사한 점이 있다.
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