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문제 정의
- 브러쉬 요소를 통과하는 누설유량을 예측하기 위해서 브러쉬 강모 형상을 반영한 3D CFD 해석에는 많은 격자 생성의 필요성, 긴 해석시간의 소요, 및 수렴의 어려움 등이 따른다. 따라서 본 연구에서는 브러쉬 요소를 다공성 매질(porous medium)로 가정한 CFD 해석법을 제안하였으며 그 결과는 다음과 같다.
- 그러나 브러쉬 요소는 원형단면을 갖는 다수의 강모 집합체로 복잡한 3차원 형상을 가지고 있기 때문에 유동장 해석에 어려움이 있다. 따라서 향후에 래버린스 실과 조합된 브러쉬 실의 유동특성 해석을 용이하게 할 수 있도록 전산유체 역학(CFD) 범용 프로그램인 FLUENT를 사용하여 브러쉬 요소의 누설특성 예측 방법을 제안하고자 한다.
- 본 연구에서는 기본적으로 브러쉬 요소의 2D CFD 해석을 진행하였다. 그러나 실제 브러쉬 요소는 3D 형상임으로 3D 해석이 필요하다.
- 본 연구에서는 브러쉬 요소를 통과하는 유량을 예측하기 위해서 브러쉬 요소를 다공성 매질로 가정하고 Bayley and Long(7)의 Darcian porous medium 모델을 사용한 누설유량 예측법을 제안하고자 한다. 이 때 예측 모델에 사용되는 저항계수들의 결정방법으로 CFD 해석과 실험결과로부터 결정하는 방법을 제시하고, 브러쉬 요소의 설계변수에 따른 누설 특성 결과를 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 브러쉬 요소의 누설유량 예측을 위한 CFD 해석법을 제시하고자 한다. Fig.
- 본 절에서는 2D CFD 해석법을 활용한 다공성 매질 모델의 점성저항계수(1/a)와 관성저항계수(C)의 결정 방법을 제시하고자 한다. Fig.
- 따라서 브러쉬 요소의 공극률은 브러쉬 실 설계 시 중요한 요소가 된다. 본 절에서는 동일한 크기의 강모 직경에 대하여 강모배열 간격을 다르게 해 3가지의 공극률(15 %, 18 %, 21 %)을 갖는 브러쉬 요소에 대한 누설유량 특성을 파악해 보고자 한다. Table 4는 3가지 공극률을 갖는 브러쉬 요소의 누설유량 해석을 위한 형상조건 및 운전조건을 나타내고 있다.
- 본 절에서는 브러쉬 요소를 관통하는 누설 유량에 대한 실험결과로부터 다공성 매질의 압력강하 모델 식(1)의 저항계수들을 결정하는 방법을 제시하고자 한다. 불행히도 사용 가능한 발표된 브러쉬 요소에 대한 누설유량 실험 결과가 없어, 참여기관(16)에서 진행되고 있는 실험결과의 일부분을 사용하여 점성 저항계수와 관성 저항계수 결정방법을 제시하고자한다.
- 본 절에서는 브러쉬 요소를 관통하는 누설 유량에 대한 실험결과로부터 다공성 매질의 압력강하 모델 식(1)의 저항계수들을 결정하는 방법을 제시하고자 한다. 불행히도 사용 가능한 발표된 브러쉬 요소에 대한 누설유량 실험 결과가 없어, 참여기관(16)에서 진행되고 있는 실험결과의 일부분을 사용하여 점성 저항계수와 관성 저항계수 결정방법을 제시하고자한다.
- 의 Darcian porous medium 모델을 사용한 누설유량 예측법을 제안하고자 한다. 이 때 예측 모델에 사용되는 저항계수들의 결정방법으로 CFD 해석과 실험결과로부터 결정하는 방법을 제시하고, 브러쉬 요소의 설계변수에 따른 누설 특성 결과를 제시하고자 한다.
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