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제안 방법
- (1) 해석적으로 열과 유동을 고려한 전달손실계수를 구하였고, 이 방법을 통해 머플러의 성능을 예측 하였다.
- (2) 유동(flow)이 있는 경우에 머플러의 성능이 변화하는 특성을 이해하고, 그 성질을 이용하여 구조가 간단하고, 배압이 낮은 고성능 머플러를 제안 하였다. 현재 양산 중인 머플러는 배압이 많이 걸리는 구조이며, 이를 개선하는 방안에 대해 추가적인 연구가 필요하다.
- GT-power의 전달손실계수를 수치적으로 구하는 방법을 검증하기 위해, Fig. 3과 같은 간단한 확장형 챔버에 대해 전달손실계수를 구하였다. 이러한 확장형 챔버의 전달손실계수의 이론값은 다음과 같다.
- 그러나, 유동 자체가 발생시키는 기류 소음(9)에 대한 것 외에 유동이 머플러의 성능에 직접적으로 끼치는 영향에 대한 연구는 많이 진행되고 있지 않다. 따라서, 이 연구는 실제 머플러가 쓰일 때 발생되는 열과 유동의 영향을 고려한 전달손실계수(transmission loss)를 구하고, 유체의 흐름이 끼치는 영향을 고려하여 기존 머플러보다 단순한 형태의 머플러를 설계하였다. 유체의 흐름을 크게 방해하지 않으며(배압 저감), 유동이 홀을 통과할 때 생기는 소음 저감 원리를 활용한 (a) 정숙형(quiet-sound)머플러와 헬름홀츠(Helmholtz) 공명기(10)를 활용한 (b) 스포티 사운드형(sporty-sound) 머플러를 제안하고자 한다.
- 해석을 통해 선정된 두 머플러를 제작하여, 실차에서 평가하였으며, 머플러 토출 소음, 실내 유입 소음을 비교하였고 전달손실계수 해석과 일치함을 검증하였다. 마지막으로, 간단한 배압 측정 장치를 통해 배압을 비교하였다.
- 위 세 가지 머플러에 대한 배압은 Fig. 9와 같은 간단한 배압 측정장치 – 머플러를 장착 한 후, 압축공기를 불어 넣고, 머플러의 상단에서 압력을 측정하여 대기압과의 차이를 계산 – 를 이용하였다.
- 머플러를 설계하고, 그 성능을 예측하기 위해 GT-power(11)(엔진 및 흡배기 시스템 해석에 사용되는 Gamma Technologies사의 상용 소프트웨어)를 사용하였고, 해석방법을 검증하기 위해 간단한 확장형 챔버(expansion chamber)에 대한 전달손실계수 이론값과 GT-power 해석값을 비교하였다. 해석 방법 검증 후, 최적의 해석값을 선택하기 위해 기존 양산 차량의 머플러의 전달손실계수를 해석하였고, 그 머플러의 전달손실계수와 배압을 타켓으로 하여 여러 가지 해석 모델 중 두 가지 안을 선택하였다. 해석을 통해 선정된 두 머플러를 제작하여, 실차에서 평가하였으며, 머플러 토출 소음, 실내 유입 소음을 비교하였고 전달손실계수 해석과 일치함을 검증하였다.
데이터처리
- (4) 해석과 차량시험의 비교를 통해 검증하였다. 이러한 검증을 통해, 머플러를 해석하는데 있어 전달손실계수는 매우 유용한 정보이며 열과 유동을 고려하는 것이 매우 중요한 것을 알 수 있다.
- 이 논문에서는 배압이 유리하고, 형상이 비교적 간단하며, (a) 정숙형 사운드(quiet-sound)와 (b) 스포티 사운드(sporty-sound)를 내는 두 개의 머플러를 제안하였다. 머플러를 설계하고, 그 성능을 예측하기 위해 GT-power(11)(엔진 및 흡배기 시스템 해석에 사용되는 Gamma Technologies사의 상용 소프트웨어)를 사용하였고, 해석방법을 검증하기 위해 간단한 확장형 챔버(expansion chamber)에 대한 전달손실계수 이론값과 GT-power 해석값을 비교하였다. 해석 방법 검증 후, 최적의 해석값을 선택하기 위해 기존 양산 차량의 머플러의 전달손실계수를 해석하였고, 그 머플러의 전달손실계수와 배압을 타켓으로 하여 여러 가지 해석 모델 중 두 가지 안을 선택하였다.
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