초록 ▼

□ 연구개요
Multi-scales multi-physics 문제 중 시급히 해결해야 할 하나의 도전적 과제는 분체와 유체가 공존하는 다상유동을 정확하고 빠르게 해석할 수 해석기술을 개발하는 것이다. 따라서, 본 연구에서는 유체 유동을 해석하는 CFD 기법과 분체 운동을 해석하는 DEM 기법을 융합한 유체-분체 다상유동의 연성 해석기술을 개발하였다. 특히, 대부분의 유체역학자들이 고려하지 않는 분체의 충돌을 고려한 four-way 커플링 방식을 적용하였고, 개발된 해석기법 및 코드를 다양한 응용사례에 적용하여 연구결과의 활용성

□ 연구개요
Multi-scales multi-physics 문제 중 시급히 해결해야 할 하나의 도전적 과제는 분체와 유체가 공존하는 다상유동을 정확하고 빠르게 해석할 수 해석기술을 개발하는 것이다. 따라서, 본 연구에서는 유체 유동을 해석하는 CFD 기법과 분체 운동을 해석하는 DEM 기법을 융합한 유체-분체 다상유동의 연성 해석기술을 개발하였다. 특히, 대부분의 유체역학자들이 고려하지 않는 분체의 충돌을 고려한 four-way 커플링 방식을 적용하였고, 개발된 해석기법 및 코드를 다양한 응용사례에 적용하여 연구결과의 활용성을 검증하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 최종 목표는 다음과 같다.
(1) 분체의 충돌 및 거동을 해석할 수 있는 DEM 코드 개발
(2) 분체-유체 다상유동을 해석할 수 있는 CFD-DEM 해석기술 개발

본 연구의 연차별 세부목표는 다음과 같다.
1차년도 연구목표 : 분체의 충돌 및 거동을 해석할 수 있는 DEM 코드 개발
2차년도 연구목표 : 개발된 DEM 코드와 CFD 코드의 연동
3차년도 연구목표 : CFD-DEM 코드의 검증 및 응용분야 해석 수행

과제제안서의 계획대로 연구를 수행하여 연차별 연구목표를 달성하였다. 그 결과, 최종 연구목표인 DEM 코드의 개발 및 CFD-DEM 해석기술의 개발을 완료하였다. 또한, 개발된 해석기술 및 코드를 활용하여 여러 응용사례를 해석하고 분석하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
유체 속에 존재하는 분체의 거동을 정확히 해석하기 위해서는 유체역학 지식(CFD 해석기술)과 분체공학 지식(DEM 해석기술)을 모두 필요로 한다. 최근 10여년의 연구동향을 살펴보면, CFD-DEM 관련 논문 수가 해외에서는 꾸준히 증가하고 있지만,국내에서는 거의 전무한 실정이다. 특히, 분체의 충돌과 분체-유체의 상호작용을 four-way 방식으로 해석하는 CFD-DEM 해석기법을 연구하는 연구자가 거의 없다.
따라서, 본 연구에서 분체-유체 시스템의 다상유동을 해석할 수 있는 해석기술 및 코드를 개발하였고, 이를 적용하여 다양한 응용사례를 연구하였다. 본 연구과제의 결과는 학문적인 파급효과와 더불어 분체 분리 장치, 유동화 장치, 분체 수송 장치 등 다양한 분체-유체 시스템을 해석하고 설계하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• (1) 연구의 창의성·도전성 : 분체와 유체의 모든 상호작용 고려 (Four-way coupling 해석) ... 6
• (2) DEM 코드 개발 : 기존의 분체 충돌모델 분석 및 새로운 모델 제안 ... 6
• (3) CFD-DEM 코드 개발 : 분체와 유체의 커플링 (운동량 전달 모델) ... 7
• (4) 응용사례 해석 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 12