초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 비압축성 점탄성 유체에 최적화 된 터보 펌프의 개발을 위한 기초 연구로서, 상대속도를 가지는 날개(airfoil) 주위를 흐르는 점탄성 유체 유동의 고정밀 수치모사를 수행하고 난류-점탄성 유체 거동 상호작용을 분석한다. OpenFOAM을 주로 활용하고 유체는 FENE-P 모델로 모사한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 OpenFOAM 코드를 이용하여 NACA65 에어포일 익렬에 대한 뉴턴 유체와 점탄성 유체의 유동 해석을 수행하였다.항공 산업의 중요성이 계속 강조되고 있는

□ 연구개요
본 연구에서는 비압축성 점탄성 유체에 최적화 된 터보 펌프의 개발을 위한 기초 연구로서, 상대속도를 가지는 날개(airfoil) 주위를 흐르는 점탄성 유체 유동의 고정밀 수치모사를 수행하고 난류-점탄성 유체 거동 상호작용을 분석한다. OpenFOAM을 주로 활용하고 유체는 FENE-P 모델로 모사한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 OpenFOAM 코드를 이용하여 NACA65 에어포일 익렬에 대한 뉴턴 유체와 점탄성 유체의 유동 해석을 수행하였다.항공 산업의 중요성이 계속 강조되고 있는 가운데, OpenFOAM을 활용하는 터보기계 유동 해석의 활용 방안과 한계 등을 확인하였다. OpenFOAM와 rheoTool의 조합으로 계산할 수 있는 점탄성 유체의 터보기계 문제의 적용 범위와 한계를 확인하였다. FOAM extend 버전의 OpenFOAM에서는 single-passage 방식으로 동익-정익 해석을 하는 것이 가능한 것으로 판단되었다. FOAM extend를 국가슈퍼컴퓨팅센터 NURION 머신에 설치하는 방법을 직접 알아내었다. 정익으로 설계된 NACA65 에어포일 익형을 활용하여 테스트용 동익-정익 형상을 제작하였다. 특히, 기계/항공 산업에서 널리 사용되는 ANSYS 상용 소프트웨어의 형상 모델링과 격자 생성 기법을 활용하여 터보기계 문제를 위한 CFD solver 부분만 OpenFOAM으로 바꾸어 효율적인 계산을 수행할 수 있는 프로세스를 확립하였다. 점탄성 유체를 적용하면 뉴턴 유체에 비하여 벽 주변의 난류 생성이 억제되고 층류-난류 천이가 지연돼 후류가 약해지는 결과를 나타낸다. 동익-정익 계산에서는 하류의 정익이 상류 동익의 후류와 상호작용하는 결과를 보인다. 2차년도까지의 연구결과는 목표에 근접하였고 3차년도 연구결과는 추가적인 작업이 요구된다. 연구성과물의 추가적인 창출도 필요하다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서는 뉴턴 유체뿐만 아니라 FENE 계열의 점탄성 유체를 다루는 터보기계 해석까지도 확장한 것이므로 가스터빈 유동 해석보다 해석 범위가 더욱 광범위하다는 의미를 가진다. 즉, 가스터빈 산업과 점탄성 유체를 다루는 헬스케어·뷰티 산업에서 모두 활용가능한 방법이다. 터보기계 중 항공기 또는 발전용 가스터빈 시장이 날로 성장하고 있고 대기업 주도로 개발되고 있는 국내 기술은 아직 도약기에 속한다. 우주항공 분야 및 에너지 산업의 발전을 꾀하고 있는 우리나라에서 유의미한 발전을 이끄는 데에 일조한다. 점탄성 유체는 헬스케어·뷰티 산업에서 흔히 사용된다. 제품의 제조 단계에서 점탄성 유체의 혼합 또는 이송 과정을 쉽게 찾을 수 있다. 본 연구에서 추구하고 있는 점탄성 유체의 터보기계 해석 기술은 제품의 제조과정에 소요되는 에너지 소비를 최소화하는 연구에 해당하므로, 제품 제조 단가를 낮추어 고부가가치를 창출할 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• (1) 접근 방법 ... 5
• (2) 연구 과정 ... 5
• (3) 연구 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 28