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소형엔진 기화기의 유동해석
Flow Simulation of a Small Engine Carburettor 원문보기

한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집, 2009 Dec. 04, 2009년, pp.511 - 514  

배봉기 (공주대학교 기계자동차공학부) ,  박성영 (공주대학교 기계자동차공학부)

초록
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현재 일반적으로 사용되는 300cc 소형엔진 기화기의 최적화 및 성능 향상을 위하여 유동해석을 수행하였다. 베르누이의 정리를 기본으로, 성능을 발휘하는 주요 설계인자인 기화기 내부의 벤튜리 튜브의 각도, 길이 등을 변수로 하여 유동해석을 수행하였다. 그 결과를 분석하여 최적화된 모델을 제시하였다. 결론적으로, 유동 해석을 바탕으로 기존 사양 대비 향상된 성능의 모델을 제시하였다. 유동해석을 통해 기화기 내부의 벤튜리관에 곡면(Rounding)처리를 적용함으로 기화기에서 소모되는 흡기저항을 줄여 펌핑로스를 저감활수 있음을 확인하였다. 펌핑로스의 저감은 엔진 연비의 향상과 엔진토크에 긍정적 효과로 작용할 것으로 기대된다. 벤튜리관의 출구 각도를 감소시킴으로 박리를 개선하여 Dead Volume을 줄임으로서 기존 모델에 대비하여 원활해진 유동의 흐름을 얻을 수 있었다. 이는 흡기유량을 증대시키고 엔진출력을 상승시키는 효과로 작용할 것으로 예상된다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구의 목적은 4 행정 소형엔진에 사용되는 기화기의 유동해석을 통해 기화기 내부의 주요 설계 변수에 따른 기화기 특성 효과를 분석하고 궁극적으로 최적화된 모델을 제시하는 것이다.

가설 설정

  • 벤튜리 내부의 유동은 정상 상태의 난류 유동으로 가정하였으며, 본 연구에 사용된 상용 소프트웨어에서 적용된 연속방정식, 운동량방정식 및 에너지 방정식의 표현은 식(1)∼(3)과 같다.
  • 0084kg/s의 유량을 입구조건으로 적용하였으며 입구 공기의 온도는 상온으로 설정하였다. 해석에서 적용한 흡입유량은 300cc 소형엔진의 체적효율을 100%로 가정하여 4행정 사이클 2800rpm으로 환산하여 계산하였다. 출구의 경계조건은 Static Pressure로 대기압 조건을 설정하였고 입출구의 △p와 연료노즐의 압력 값을 비교하기 위해 연료노즐에 Goal을 조건으로 하여 압력을 측정하였다.
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