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문제 정의
- 이 결과, 바디의 간섭량과 시일에 작용하는 가스압력이 복합적으로 작용하어 시일을 이탈시키고, 이것이 포핏 구멍을 차단하기 때문에 문제가 발생하는 것으로 추정되었다. 또한, 이러한 문제가 발생하는 것을 방지하기 위한 새로운 설계방안도 함께 제시하였다. 따라서, 본 논문에서 처음으로 제시한 유동해석결과를 고려한 고압의 유체기계용 시일의 변형거동 해석방법은 유사한 용도의 시일 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대되며, 추가적인 많은 연구가 요구된다.
- 본 논문에서는 CNG 차량의 연료공급라인용 체크밸브내의 시일이 이탈하는 원인을 해석적으로 규명하고 이것의 이탈을 방지할 수 있는 설계개선방안을 도출하고자 한다. 이를 위하여 시일의 간섭량과 가스압력 등의 변화에 따른 시일의 변형거동을 비선형문제 해석전용 프로그램인 MARC[3]를 이용하여 상세하게 조사하였다.
- 본 논문에서는 NGV의 연료공급라인용 체크밸브 에서 발생하는 충전불량문제의 원인을 규명하기 위하여 시일의 변형거동에 미치는 간섭량, 작용압력 및 고무 경도에 의한 영향을 상세하게 해석하였다.
- 본 논문에서는 NGV의 연료공급라인용 체크밸브에서 충전개시초기에 발생하는 충전불량문제의 원인규명을 위하여 간섭량, 가스압력 및 고무의 경도 등이 시일의 변형거동에 미치는 영향을 상세하게 조사하였다. 이를 위하여 비선형문제 해석전용 프로램인 MARC를 사용하여 시일의 변형량을 예측하였으며, 시일에 작용하는 가스의 압력분포는 유동해석 프로그램인 FLUENT를 사용하여 구하였다.
가설 설정
- 5의 (b), (c)와 같이 간섭에 의해서 이탈된 시일에 Fig. 6(b)와 같은 분포의 압력이 작용하면 시일의 이탈정도는 더욱 크게 될 것으로 예상된다.
- 포핏과 분리되기 전에는 시일이 이탈하지 않기 때문에 본 논문에서는 포핏에 의한 제반영향은 고려하지 않았다. 경계조건으로는 시일이 접촉하는 시트(Seat)인 왼쪽면과 윗면은 강체(Rigid)로 가정하여 변위를 고정시켰으며, 조립된 밸브에서 시일을 누르게 되는 바디(Body)도 강체로 정의하고 이의 간섭량을 변위로 설정하였다. 한편, 시일과 강체면과의 마찰계수는 모두 0.
- 5(b)와 같은 시일 형상에서 포핏이 완전히 열린 경우와 1/4만 열린 경우에 대하여 유동해석 프로그램인 FLUENT를 사용하여 구한 압력 (Static pressure)분포를 나타낸 그림이다. 여기서, 가스의 유동은 포핏의 열린 정도와 무관하게 정상상태로 가정하였다. 포핏이 완전히 열린 경우에는 거의 동일한 크기의 압력이 시일에 작용하지만 1/4 정도열린 경우에는 시일과 포핏 사이에서 국부적으로2 MPa 정도의 압력강하가 발생하고 있다.
- 4는 변형해석에 사용한 시일의 단면형상과 Mesh를 나타낸 그림으로 Quad 4 Full Integration 10의 축대칭 Element를 채용하여 모델링하였다. 포핏과 분리되기 전에는 시일이 이탈하지 않기 때문에 본 논문에서는 포핏에 의한 제반영향은 고려하지 않았다. 경계조건으로는 시일이 접촉하는 시트(Seat)인 왼쪽면과 윗면은 강체(Rigid)로 가정하여 변위를 고정시켰으며, 조립된 밸브에서 시일을 누르게 되는 바디(Body)도 강체로 정의하고 이의 간섭량을 변위로 설정하였다.
- 경계조건으로는 시일이 접촉하는 시트(Seat)인 왼쪽면과 윗면은 강체(Rigid)로 가정하여 변위를 고정시켰으며, 조립된 밸브에서 시일을 누르게 되는 바디(Body)도 강체로 정의하고 이의 간섭량을 변위로 설정하였다. 한편, 시일과 강체면과의 마찰계수는 모두 0.2로 가정하였으며, 시일에 간섭량과 압력이 동시에 작용하는 경우의 거동해석은 간섭에 의한 해석을 먼저 수행한 다음에 압력을 작용시켰다[3]. 여기서, 포핏의 열린 정도에 따라서 큰 차이를 나타내는 충전가스의 압력분포 [6,7]는 유동해석 프로그램인 FLINT를 사용하여 구하였다.
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