원심 압축기 임펠러의 원판 마찰 손실 저감을 위한 CFD 연구

Abstract

원판 마찰 손실은 동력 손실의 한 종류로 회전하는 임펠러 디스크 면과 정지한 케이스 사이의 유동장에서 표면 마찰과 유체의 순환에 의해서 발생하며, 압축기 전체 효율 향상을 위해 원판 마찰 손실을 저감 시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 임펠러 디스크 면과 케이스 사이의 간격, 표면 조도 변화에 따른 원판 마찰 손실 발생 경향을 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석을 통해 연구하였다. 해석 방법으로 원심 압축기 임펠러와 같은 회전체에 대한 정상상태 해석을 위해서 FLUENT의 RRF(Rotating Reference Frame)기법을 사용했다. CFD 해석 결과는 기존의 실험식 결과와 비교하였다. CFD 해석 결과 s/R2(축 간격/임펠러 디스크 반경)이 3.2% 일 때 최소값을 나타내었고, 난류 유동에서는 표면조도의 변화에 따른 원판 마찰 손실의 발생량도 크다는 것을 알 수 있었다. 향후 연구 결과를 바탕으로 원심 압축기 임펠러 설계에 적용 한다면 원판 마찰 손실 감소에 기여하여 원심 압축기의 효율 향상을 기대할 수 있을 것이다.