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문제 정의
- 그러므로 이 연구에서는 진동설계 파라미터의 변화에 따른 엔진의 작동압력 및 동적 거동을 예측하기 위한 기존 해석모델인 근궤적 선도를 소개하고 엔진의 작동 메커니즘에 기반한 이론을 제안한다.
가설 설정
- FPSE에서 발생하는 복합감쇠는 각각 cp, cd 로 표현하고, 압력강하 감쇠는 cp_he, cd_he외부부하 감쇠는 cpc로 각각 나타내었다. 압력은 작동기체 부피와 연성되어 있으므로, 작동기체를 이상기체로 가정하여 이상기체 상태 방정식을 이용해 압력을 피스톤 변위로 정의한다(1). 엔진 내부는 압력이 동일한 닫힌 계로 가정 한다.
- 압력은 작동기체 부피와 연성되어 있으므로, 작동기체를 이상기체로 가정하여 이상기체 상태 방정식을 이용해 압력을 피스톤 변위로 정의한다(1). 엔진 내부는 압력이 동일한 닫힌 계로 가정 한다. 여기서 VH, VR, VK는 열교환기와 재생기의 볼륨이므로 변하지 않지만, VE와 VC는 피스톤의 운동에 따라 변하므로, 피스톤 변위로 표현하면 압력은 비선형으로 정의된다.
- 이론은 식 (8)로 표현된다. 이 때 강성과 감쇠의 교차항은 무시한다고 가정한다. 각 피스톤의 고유진동수, 감쇠비, 감쇠고유진동수는 식 (9)과 같이 정의된다.
- FPSE는 공진에서 작동하는 2자유도 진동시스템으로써 진동설계 시 작동 압력과 주파수의 예측 방법은 엔진의 공진 작동메커니즘을 고려한 방법이 더욱 효과적임을 알 수 있다. 특히, FPSE 모델링에 일반적으로 사용하는 선형화 운동방정식을 이용하여 압력강성을 고려한 피스톤의 감쇠고유진동수가 일치할 때 엔진의 최적작동점이라는 가설을 해석적으로 분석하였다. 또한 새로 제안한 해석기법이 기존의 방법인 근궤적 해석와 비교하였을 때의 차이점에 대해 고찰하였고, FPSE의 거동을 예측하는데 근궤적 해석을 사용하는 것에 대한 부적합성에 대해 고찰하였다.
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