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원형 및 타원형 노즐 내부유동과 외부유동의 상관관계
Correlations of Internal Nozzle Flow in Circular and Elliptical Nozzles with External Flow 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.36 no.3 = no.318, 2012년, pp.325 - 333  

구건우 (경북대학교 기계공학부) ,  홍정구 (경북대학교 기계공학부) ,  박철우 (경북대학교 기계공학부) ,  이충원 (경북대학교 기계공학부)

초록
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원형 및 타원노즐의 내부유동과 외부유동의 상관관계를 알아보기 위해 실험적 연구가 수행되었다. 분사압력에 따라 유량, 분무각, 액적크기 등의 외부유동에 관해 관찰하였고, 노즐 내부유동의 유속 및 압력분포 등을 수치해석을 통해 정량적인 결과를 도출하였다. 외부유동의 경우, 동일한 압력조건하에서 타원형 노즐의 경우, 원형 노즐에서 나타나지 않는 표면분열의 분무특성을 관찰할 수 있었고, 수치해석을 통해 노즐 내부의 유동을 분석한 결과, 원형의 경우와는 달리 타원형 노즐의 단축에서 내부유동의 재부착이 노즐 벽면에서 발생되었다. 타원노즐 외부유동의 표면분열이 내부유동에 따른 결과라고 판단된다.

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An experimental study was carried out to determine the correlation between the internal flow in a circular nozzle and elliptical nozzles with the external flow. The flow rate, spray angle and drop size were measured under various conditions of the injection pressure. Numerical simulations were attem...

주제어

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문제 정의

  • 하지만, 노즐이라는 제한된 공간 내에서 실험적으로 내부유동의 물리적 현상을 규명하기는 많은 제약이 따를 수밖에 없다. 따라서, 노즐 내부유동 특성을 파악하기 위해 선행연구자들과 같이 캐비테이션 모델을 이용한 수치해석적 방법으로 노즐의 내부유동에 대해 연구하였다. 실험적으로 관찰하고 계측된 외부유동의 미립화 특성과 수치계산을 통해 얻은 내부유동의 물리량을 비교 분석하여, 노즐 내, 외부 유동의 상관관계를 밝힐 필요가 있다.
  • 하지만, 지금까지 대부분의 관련 연구가 외부 유동 즉, 액체 미립화 특성만 관찰하거나, 또는 노즐 내부유동만을 초점을 둔 보고들이었다. 따라서, 본 연구에서는 원형 및 타원형 노즐의 외부유동의 미립화 특성을 실험적으로 관찰하고, 노즐 내부유동 특성을 파악하기 위해 FLUENT 6.2 의 캐비테이션 모델을 이용하여 노즐의 내부유동을 수치 해석적으로 접근하였다. 실험적으로 관찰하고 계측된 외부유동의 미립화 특성과 수치계산을 통해 얻은 내부유동을 비교 분석하여, 노즐 내, 외부 유동의 상관관계를 밝히고자 하였다.
  • 하지만, 지금까지 대부분의 관련 연구가 외부 유동 즉, 액체 미립화 특성만 관찰하거나, 또는 노즐 내부유동만을 초점을 둔 보고들이었다. 따라서, 본 연구에서는 원형 및 타원형 노즐의 외부유동의 미립화 특성을 실험적으로 관찰하고, 노즐 내부유동 특성을 파악하기 위해 FLUENT 6.2 의 캐비테이션 모델을 이용하여 노즐의 내부유동을 수치 해석적으로 접근하였다. 실험적으로 관찰하고 계측된 외부유동의 미립화 특성과 수치계산을 통해 얻은 내부유동을 비교 분석하여, 노즐 내, 외부 유동의 상관관계를 밝히고자 하였다.
  • 2 의 캐비테이션 모델을 이용하여 노즐의 내부유동을 수치 해석적으로 접근하였다. 실험적으로 관찰하고 계측된 외부유동의 미립화 특성과 수치계산을 통해 얻은 내부유동을 비교 분석하여, 노즐 내, 외부 유동의 상관관계를 밝히고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
선행연구들을 통해 노즐 내부유동과 외부유동에는 밀접한 인과관계가 존재함을 유추가능하지만, 대부분의 관련 연구들은 무엇에 초점을 두고 있는가? 이와 같이 전술한 선행연구들을 통해 노즐 내부유동과 외부유동에는 밀접한 인과관계가 존재함을 유추할 수 있다. 하지만, 지금까지 대부분의 관련 연구가 외부 유동 즉, 액체 미립화 특성만 관찰하거나, 또는 노즐 내부유동만을 초점을 둔 보고들이었다. 따라서, 본 연구에서는 원형 및 타원형 노즐의 외부유동의 미립화 특성을 실험적으로 관찰하고, 노즐 내부유동 특성을 파악하기 위해 FLUENT 6.
노즐 내부 오리피스(orifice)에서 발생된 캐비테이션은 무엇에 영향을 주는가? 노즐 내부 오리피스(orifice)에서 발생된 캐비테이션(cavitation)은 유출계수뿐만 아니라, 외부유동의 분무특성에도 영향을 미친다고 알려져 있다.(1,2) 최근 들어, 캐비테이션을 포함한 노즐 내부유동에 관한 연구가 활발히 수행되고 있는데, Sou(3)는 2-D 노즐을 사용하여 노즐내부의 캐비테이션 현상을 관찰하여 캐비테이션의 발달과정을 4 가지 영역으로 구분하였다.
Sou(3)는 2-D 노즐을 사용하여 노즐내부의 캐비테이션 현상을 관찰하여 캐비테이션 발달과정을 몇가지로 구분했는가? 노즐 내부 오리피스(orifice)에서 발생된 캐비테이션(cavitation)은 유출계수뿐만 아니라, 외부유동의 분무특성에도 영향을 미친다고 알려져 있다.(1,2) 최근 들어, 캐비테이션을 포함한 노즐 내부유동에 관한 연구가 활발히 수행되고 있는데, Sou(3)는 2-D 노즐을 사용하여 노즐내부의 캐비테이션 현상을 관찰하여 캐비테이션의 발달과정을 4 가지 영역으로 구분하였다. Park(4)은 원형 노즐의 오리피스 직경에 대한 오리피스 길이비 (l/d)에 따른 캐비테이션 현상을 관찰하여 오리피스 길이비가 노즐 내부 캐비테이션 유동에 영향을 미치는 주요한 요인이며, 길이비가 커질수록 노즐 내부에서 캐비테이션을 발생시키기 위해 높은 분사압력이 필요하다고 보고하였다.
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참고문헌 (16)

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  15. Fluent Inc., 2003, Fluent User's Guide Volume 3, Fluent Inc, Lebanon, pp 22-1-22-96. 

  16. Birouk, M. and Lekic, N., 2009 "Liquid Jet Breakup in Quiescent Atmosphere: A review," Atomization and Sprays, Vol. 19, pp. 501-528. 

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