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문제 정의
- 4는 1개의 홈을 갖는 홈실 형상에 대하여 기울기 각#의 정의를 보여주고 있다. 실 입구부로부터 유동 방향으로 기울어 진 각을# 유동 방향의 반대 방향으로 기울어 진 각을 -a로 정의하고 -60°~+60° 범위에서 15。간격으로 a각에 따른 누설량 특성을 해석해 보고자 한다. 또한 홈의 수와 운전조건인 실의 입구(#)와 출구(R)압력차(AF)를 파라미터로 누설 특성을 해석하고 최소누설특성을 보이는 a각을 결정하고자 한다.
- 본 연구에서 제시된 각이 진 평행 홈 실의 누설량 해석을 위해서 상용 CFD 해석 소프트웨어인 FLUENT 를 사용한 해석법을 제시하고 누설량 저감을 위한 최적한 기울기 각을 홈의 형상 및 운전조건에 대하여 분석하고자 한다.
- 3에 나타낸 각이 진 평행 홈 실의 누설 특성을 해석하기 위해서는 주어진 실의 입구(&)/출구(R) 압력 조건에 따른 각이 진 홈 실 내부의 유동장을 정확히 해석해야 되는데 홈이 기울기 각 «를 갖고 있어 기존의 주된 실 해석 방법인 bulk-flow 모델을 사용하는 데는 큰 어려움이 있다. 본 연구에서는 최근 컴퓨터 환경의 급속한 발달로 보편화되고 실 해석의 유용성이 검증된[12] FLUENT를 이용한 2D CFD 해석법을 사용하고자 한다.
- 본 연구에서는 평행 홈 실의 누설량을 저감시키고자 Fig. 3과 같이 홈을 작동유체의 흐름방향에 대하여 일정 각도(#) 만큼 기울여 설계할 경우에 대한 누설량 특성을 해석하고 최적한 기울기 각을 제시하고자한다. 작동 유체가 압축성 가스인 가스터빈의 경우에 일반적으로 사용되고 있는 래버린스 실에서 누설량을 줄이기 위한 하나의 설계 방안으로 래버린스 이를 작동유체의 흐름 방향에 대하여 40-50° 정도 기울인 각이 진 래버린스 실 (angled labyrinth seal)이 실제 사용되고 있어 고성능 펌프에 사용되는 평행 홈 실의 경우도 홈의 기울기에 따라서 누설량 저감 효과를 얻을 수 있을 것이라는 점이 본 연구의 동기라 할 수 있다.
- 3과 같이 홈을 작동유체의 흐름방향에 대하여 일정 각도(#) 만큼 기울여 설계할 경우에 대한 누설량 특성을 해석하고 최적한 기울기 각을 제시하고자한다. 작동 유체가 압축성 가스인 가스터빈의 경우에 일반적으로 사용되고 있는 래버린스 실에서 누설량을 줄이기 위한 하나의 설계 방안으로 래버린스 이를 작동유체의 흐름 방향에 대하여 40-50° 정도 기울인 각이 진 래버린스 실 (angled labyrinth seal)이 실제 사용되고 있어 고성능 펌프에 사용되는 평행 홈 실의 경우도 홈의 기울기에 따라서 누설량 저감 효과를 얻을 수 있을 것이라는 점이 본 연구의 동기라 할 수 있다.
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