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문제 정의
- 한편 marching-type 3차원 해석의 경우 역류를 계산할 수 없는 한계가 있다. 그러므로 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 완전 3 차원으로 스크류 채널 내의 비뉴턴 유체에 대한 열및 유동 해석을 수행하고자 한다.
- 본 연구에서는 단축 스크류의 계량화부에서 열및 유동에 대한 완전 3차원 해석을 수행하였다. 수치해석에는 상용 열유체 해석 프로그램인 STAR-CD 가 사용되었다.
- 본 연구에서는 스크류 채널 내의 비뉴턴유체에대해 완전 3차원 열 및 유동해석을 수행하고자한다. 기존 3차원 해석의 경우 채널 진행 방향으로의 marching-type 을 적용하여 수학적으로 많은가정이 도입되었다.
가설 설정
- 본 연구에서 스크류 채널 내의 유체는 정상상태, 비압축성, 비뉴턴유체로 가정하였다. 완전 3 차원 연속방정식과 운동량방정식은 다음과 같이 텐서기호로 각각 표현될 수 있다.
- 본 연구에서는 스크류는 고정되어 있고 배럴이움직인다고 가정하였기 때문에 스크류의 회전수 N 에 대해 배럴이 가지게 되는 속도는 다음의 관계식으로부터 구할 수 있다.
- 그러므로 입구 유동에서의 속도 및 압력에 대한 초기 조건이 필요하지 않다. 스크류 채널의 입구에서는 일정 온도 To 의 유체가 유입되는 것으로 가정하였다. 스크류 채널의 출구에는 일정질량유량조건을 적용하였다.
- 점성계수는 변형률에 대해 power law 법칙을따르고, 온도에 대해 지수 법칙을 따른다고 가정하였다. 본 연구에서 사용된 점성모델은 다음과같다.
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