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[국내논문] 전동 워터펌프의 열유동 특성 해석에 관한 연구
A Study on Thermo-flow Characteristics Analysis of Electric Water Pump 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.20 no.5, 2012년, pp.95 - 101  

김성철 (자동차부품연구원 그린카파워트레인연구본부) ,  송형근 (명화공업 기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

An electric water pump for engine cooling system has an advantage which particularly in the cold start, the use of the electric water pump saves fuel and leads to a corresponding reduction in emissions. The canned type electric water pump without mechanical sealing elements was selected to meet the ...

주제어

#캔드 타입   #전동 워터펌프   #열해석   #전산유체역학  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 펌프가 흡입구와 토출구 사이에서 단위 중량의 물에 전달하는 수력학적 에너지를 총수두라고 하며, 펌프의 성능을 나타내는 대표적인 항목이다.5) 본 연구에서는 워터펌프가 전동식이므로, 모터의 열적인 내구성을 파악하기 위해 온도 평가가 이루어졌다. 또한, 실험 값과의 비교를 통하여 해석 결과의 타당성을 검증하였다.
  • 본 연구는 지식경제부가 지원하는 부품소재기술 개발사업의 일환으로 수행되었다. 도움을 주신 관계자 여러분께 감사하는 바이다.
  • 본 연구는 지식경제부가 지원하는 부품소재기술 개발사업의 일환으로 수행되었다. 도움을 주신 관계자 여러분께 감사하는 바이다.
  • 본 연구에서는 캔드타입 전동 워터펌프의 성능 및 내구성 확보를 위한 열전달 측면에서, 기본 모델에 대한 3D 열유동 해석을 수행하였다. 또한 캔드타입 전동 워터펌프의 냉각 효과를 확인하기 위하여, 모터부로 냉각수가 흐르는 구조인 캔드타입과 흐르지 않는 미케니컬씰 타입의 워터펌프 성능 및 온도 분포에 대하여 비교 평가를 수행하였다.

가설 설정

  • 본 모델은 내연기관 차량에 적용하는 것을 목표로 하여 주변 온도는 엔진룸 내부의 온도로 볼 수 있으므로, 고부하에서 운전되는 엔진의 룸 내부 온도를 125℃로 가정하였다. 정격 운전되는 워터펌프에 흐르는 냉각수는 120 L/min, 입구압력 0.
  • 본 연구에서는 전동 워터펌프 해석을 위하여, 주위의 공기 및 펌프 내부를 순환하는 냉각수 유체의 흐름은 3차원, 정상, 비압축성, 난류유동으로 가정하였고, 각 부품의 재질 물성치는 온도에 관계없이 일정한 것으로 설정하였다.
  • 열원에 의한 각 부품간의 전도 열전달, 임펠러 및모터 회전에 의하여 발생하는 강제대류 열전달 및 유동, 펌프 외부케이스와 외기의 자연대류 열전달 현상을 정상상태로 가정하여 해석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전동 워터펌프의 장점은 무엇인가? 전동 워터펌프는 차량의 엔진 및 전기장치의 적절한 온도유지를 위해 냉각수를 순환시키는 역할을 담당하는 부품이다. 엔진의 회전과 연동되어 벨트로 구동되는 기존의 기계식 펌프와는 달리, 펌프부에 전기모터 및 제어기가 결합되어 독립적이고 능동적인 작동이 가능해지므로, 엔진 냉각수의 온도를 최적으로 유지할 수 있고, 연비와 효율을 높일 수 있다.1)
전동 워터펌프는 무엇인가? 이러한 목표를 달성하기 위하여, 자동차 부품의 전동화가 이루어지고 있으며, 냉각시스템에서는 핵심 부품인 워터펌프의 전동화를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전동 워터펌프는 차량의 엔진 및 전기장치의 적절한 온도유지를 위해 냉각수를 순환시키는 역할을 담당하는 부품이다. 엔진의 회전과 연동되어 벨트로 구동되는 기존의 기계식 펌프와는 달리, 펌프부에 전기모터 및 제어기가 결합되어 독립적이고 능동적인 작동이 가능해지므로, 엔진 냉각수의 온도를 최적으로 유지할 수 있고, 연비와 효율을 높일 수 있다.
캔드타입 전동 워터펌프는 어떻게 나누어지는가? 캔드타입 전동 워터펌프는 인버터 일체형이며 크게 펌프부, 모터부, 인버터부로 나누어진다. 펌프부는 냉각수를 순환시키는 임펠러와 볼류트 케이싱 및 입 출구 부분으로 구성되며, 모터부는 임펠러에 회전력을 발생시키는 캔드타입의 모터(회전자, 고정자)가 존재하고, 인버터부는 모터를 구동하기 위한 전력 반도체 모듈과 제어부로 이루어져 있다.
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참고문헌 (5)

  1. E. G. Ribeiro, A. P. A. Filho and J. L. C. Meira, "Electric Water Pump for Engine Cooling," SAE 2007-01-2785, 2007. 

  2. H. S. Heo, G. S. Lee and S. J. Bae, "Effect of Shape of Discharge Port on Hydraulic Performance of Automotive Closed Type Water Pump," Transactions of KSAE, Vol.14, No.1, pp.39-47, 2006. 

  3. G. S. Lee, H. S. Heo, H. C. Kim, B. C. Na and C. B. Oh, "Evaluations of the Hydraulic Flow Force on the Automotive Closed Type Water Pump with Balance Hole by Means of a Computational Fluid Dynamic Analysis," Spring Conference Proceedings, KSAE, pp.1120-1126, 2007. 

  4. SC/Tetra Ver.7 User's Guide Solver Reference. 2007. 

  5. K. Imaichi, Y. Murakami, H. Tsurusaki and K. R. Jo, A Basic of Pump Design, Dae Young Sa, Seoul, 2002. 

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