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운전점에 따른 3차원 소형축류홴의 와도 특성에 대한 대규모 와 모사
Large Eddy Simulation on the Vorticity Characteristics of Three-Dimensional Small-Size Axial Fan with Different Operating Points 원문보기

한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, v.20 no.6, 2016년, pp.64 - 70  

김장권 (군산대학교 동력기계시스템공학과) ,  오석형 (군산대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The unsteady-state, incompressible and three-dimensional large-eddy simulation(LES) was carried out to evaluate the vorticity distribution of a small-size axial fan(SSAF). The X-component vorticity profiles developed around blade tips turn from axial to radial, and diminish the density of distributi...

주제어

#Aerodynamic Performance   #Courant Number   #Dynamic Subgrid-Scale   #Large Eddy Simulation (LES)   #Operating Point   #Small-Size Axial Fan(SSAF)   #Vorticity  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 이 같은 상황에서 SSAF의 하류 유동장에서 발생하는 와도의 특성들이 운전점 위치에 따라 어떻게 분포되어 나타나는지는 지금까지 연구된 바가 없다.
  • 실제 크기의 3차원 SSAF 모델을 LES로 전산 해석하여 얻어진 와도특성은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
공력성능곡선을 얻는 방법은 무엇인가? 일반적으로 소형축류홴(small-size axial fan, 이하 SSAF라고 함)을 일정 회전수로 구동시켜 압력 부하를 변화시키면, 유량이 변하면서 공력성능곡선이 얻어지게 된다. 이와 같은 SSAF를 유로시스템에 설치하면, 비로소 운전점(operating point)이 얻어지게 된다.
SSAF를 통과한 하류(downstream) 유동장은 압력부하에 따라서 어떻게 바뀌는가? 결국 이 운전점이 공력성능 곡선상에서 어느 위치에 존재하느냐에 따라 SSAF를 통과한 하류(downstream) 유동장은 다른 유동양식을 갖게 된다. 즉 압력부하가 증가함에 따라 전형적인 축류유동을 보이다가도 불안정성을 보이는 실속(stall)의 영역을 벗어나서는 유동이 축방향(axial)으로 원활히 흐르지 못하고 반경방향(radial)으로 확산된 상태에서 그 크기가 점차 작아진다고 연구된바가 있다.1-4)
본 눈문에서는 어떤 LES를 이용하였는가? 따라서 이번 연구에서는 이를 확인하기 위해 시간이 많이 소요되는 단점은 있지만, 수치해석의 정확도가 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 기법보다 더 높다고 잘 알려져 있는 LES기법4)을 도입하여 SSAF의 하류 유동장의 와도특성을 운전 점의 위치별로 해석하였다. 여기서 LES는 완전한 형태의 3차원 SSAF의 모델을 3차원, 비압축성, 비정상상태로 해석하기 위해 SSAF의 격자를 실제 회전시키지 않고서도 회전효과를 계산에 반영할 수 있는 미끄럼격자(sliding mesh) 방식을 탑재한 상용소프트웨어인 SC/Tetra(ver. 8)5)를 이용하였다.
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참고문헌 (5)

  1. S. C. Morris, J. J. Good and J. F. Foss, 1998, "Velocity Measurements in the Wake of an Automotive Cooling Fan", Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 17, pp. 100-106. 

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  2. J. K. Kim and S. H. Oh, 2015, "A Study on the Structure of Turbulent Flow Fields According to the Operating Loads of Three-Dimensional Small- Size Axial Fan by Large Eddy Simulation", Journal of the Korean Society for Power System Engineering, Vol. 19, No. 5, pp. 80-85. 

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  3. J. K. Kim and S. H. Oh, 2016, "An Investigation on Turbulent Flow Characteristics According to the Operating Loads of Three-Dimensional Small- Size Axial Fan by Large Eddy Simulation", Journal of the Korean Society for Power System Engineering, Vol. 20, No. 1, pp. 50-56. 

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  4. J. K. Kim and S. H. Oh, 2015, "Large Eddy Simulation on the Aerodynamic Performance of Three-Dimensional Small-Size Axial Fan with the Different Depth of Bellmouth", Journal of the Korean Society for Power System Engineering, Vol. 19, No. 6, pp. 19-25. 

  5. SC/Tetra(Version 8), 2010, User's Guide, Software Cradle Co., Ltd. 

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