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문제 정의
- 먼저, 고농도 플럭스의 균일한 혼합을 유지시켜주는 고농도 플럭스 혼합 탱크 및 노즐에서 일정한 플럭스 유량을 유지해 주는 정수압력 분사 시스템을 개발하고자 한다. 또한, 노즐에서의 플럭스 유량 최적화를 통해 고농도의 플럭스가 필요한 곳에 정확히 도포되도록 하고자 한다.
- 본 연구에서는 저가형 고농도 플럭스 자동 도포 장치 개발을 통한 열교환기의 품질 향상 및 생산 단가 저감을 실현하고자 한다. 먼저, 고농도 플럭스의 균일한 혼합을 유지시켜주는 고농도 플럭스 혼합 탱크 및 노즐에서 일정한 플럭스 유량을 유지해 주는 정수압력 분사 시스템을 개발하고자 한다. 또한, 노즐에서의 플럭스 유량 최적화를 통해 고농도의 플럭스가 필요한 곳에 정확히 도포되도록 하고자 한다.
- 본 연구에서는 저가형 고농도 플럭스 자동 도포 장치 개발을 통한 열교환기의 품질 향상 및 생산 단가 저감을 실현하고자 한다. 먼저, 고농도 플럭스의 균일한 혼합을 유지시켜주는 고농도 플럭스 혼합 탱크 및 노즐에서 일정한 플럭스 유량을 유지해 주는 정수압력 분사 시스템을 개발하고자 한다.
- 본 연구에서는 저장 탱크 내의 플럭스를 균일하게 혼합하기 위한 교반기 최적 회전수 결정을 위한 수치해석을 수행하였다. 이를 위해 회전좌표계(Rotating Reference Frame) 기법을 이용하여 이상 유동을 수행하였는데 용기 내 플럭스 농도 분포가 최대한 균일하게 분포되도록 교반기 날개 회전수를 결정하였다[10].
가설 설정
- 8 lpm으로 결정하였으므로 관로의 부차적인 손실을 감안하여 최대 두 배 이상의 속도로 분출시킬 수 있는 혼합 탱크의 높이를 선정하였다. 그림 11에서와 같이 초기에 정지 상태에 있던 유체는 중력으로 인해 시간에 따라 가속되는데 h=1.25m일 때 노즐 출구 유량이 2 lpm에 도달하여 관로의 부가 손실을 감안할 때 적정 혼합탱크 높이로 가정하였다. 실제 시제품 제작 후 측정된 최대 유량은 1.
- 이를 위해 이상 유동(two-phase flow)을 해석할 수 있는 VOF 기법을 사용하였고 노즐의 자유 표면을 추적하기 위해 비정상 유동을 해석하였다. 유동은 축대칭으로 가정하였고 난류 모델로는 표준 k-∊ 모델을 채택하였다[6]. 또한 해의 정확성을 유지하기 위해 Courant 수는 0.
- 표 2에 각 노즐로의 유량 배분 최적화 결과를 나타냈다. 입구 전체 유량은 4.8 lpm으로 가정하였고 각 노즐로 균일하게 배분된다면 각 노즐의 출구 유량은 0.8 lpm이 될 것이다. 수치해석은 노즐이 부착되어 있는 압력 레일(pressure rail)의 지름을 변화시켜 가며 최적화시켰는데 지름 32.
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