[논문]입자충전모델에 의한 분체의 유동 특성

입자충전모델에 의한 분체의 유동 특성 원문보기

신희영 (자원연)

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분체의 충전상태는 입자군의 집합상대, 입자간 상효작용력 및 주위환경등에 따라서 결정되어지는 정적인 존재 상태라 할 수 있으며, 유동ㅅ어은 힘의 평형이 깨졌을 때 입자사이의 변화가 일어나는 현상이라 할 수 있다. 본 보고에서는 입자간 접촉에 발생하는 제반 물리적 성질을 고려한 입자 충전모델을 이용하여, 입자 유동성에 관한 모의 실험을 행하였다. 모의 실험은 가로 50cm×세로30cm 직각호피에서 호퍼의 배출구의 크기, 입자마찰계수등에 따른 입자의 배출양상을 조사함으로써 진행하였다.
입자의 모델링에서 특성 중에서 입자간의 마찰계수는 입자의 재질에 의해 길징된다. 위의 모의실험에서는 알루미나로 가정하였지만, 여기서는 마찰계수 변화에 따른 빈하양상을 알아보고 직각호퍼에서 마찰계수가 미치는 영향을 알아보고자 하였다.

본 보고에서는 입자간 접촉에 발생하는 제반 물리적 성질을 고려한 입자 충전모델을 이용하여, 입자 유동성에 관한 모의 실험을 행하였다. 모의 실험은 가로 50cm×세로30cm 직각호피에서 호퍼의 배출구의 크기, 입자마찰계수등에 따른 입자의 배출양상을 조사함으로써 진행하였다.
초기 입자의 위치로는 배출구가 닫혀 있을 때를 가정하여 지그재그로 10층을 쌓아 총 270개의 입자를 위치를 저장한 파일을 입벅한다. 호퍼 배출구의 지름은 각각 4cm, 6cm, 8cm, 10cm로 입자의 지름(2cm)의 정수배로 설정하였다.

1 인 경우로 입자간에 마찰에 의한 저항빅이 작기 때문에 입자의 흐름이 좋았다. 따라서 마찰계수가 작은 입자일수록 직각호퍼에서 흐름은 좋음이 확인되었다. 그러나 그림에서 마찰계수가 0.
또한 입자의 특성 중 마찰계수를 변화시키면서 배출을 한 결과 마찰계수가 직가호피에서의 배출에 큰 영향을 미침을 확인하였다.
이와 같은 모의 실험을 통하여 직각호퍼에서 배출구의 지름을 달리하며 입자를 배출시킨 결과 베출되는 개수는 배출구의 지름에 선형적으로 또는 지수적으로 증가하지만 입자의 속도는 배출구의 지름과 관계없이 일정함을 알게 되었다. 배출구의 지름은 이자의 흐름을 좋게 하지만 입자의 속도에는 영향을 미치지 않음을 확인하였다.
이와 같은 모의 실험을 통하여 직각호퍼에서 배출구의 지름을 달리하며 입자를 배출시킨 결과 베출되는 개수는 배출구의 지름에 선형적으로 또는 지수적으로 증가하지만 입자의 속도는 배출구의 지름과 관계없이 일정함을 알게 되었다. 배출구의 지름은 이자의 흐름을 좋게 하지만 입자의 속도에는 영향을 미치지 않음을 확인하였다.

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