원관 내부의 Vane swirlers에 의해 발생되는 압력 강하와 난류 소산에 관한 수치해석

Abstract

본 연구에서는 vane swirlers에 의해서 발생되는 난류 손실과 압력 강하에 관한 수치 해석한 내용입니다. 정상유동을 15도에서 60도 까지 15간격으로 해석하였다. 지배방정식과 질량과 모멘트 보존법을 이용한 Simple-algorithm으로 유동 시뮬레이션을 수행하였습니다. 강한 선회류의 유동의 안정적인 해를 구하기 위해서 Reynolds stress model을 이용하여 난류를 계산하였습니다. 첫 번째로, 압력강하의 원인으로 유체가 vane swirler를 지나면서 Inlet expansion에 의한 압력강하, 벽면 마찰에 의한 압력강하, 공기의 회전 운동에 의한 압력강하 그리고 출구의 압력구배에 의한 압력강하를 가정하였다. 두 번째로, Reynolds number와 swirl ratio의 변화에 따른 난류 소산에 영향이 미칠 것으로 가정하고 Axial, Radial 그리고 Tangential velocity를 분석하여 난류 소산에 대해 관찰하였다. 압력 강하의 주요 원인은 스월 유동으로 변화되는 현상과 벽면의 마찰에 의한 영향이 가장 크고, 난류소산의 형태는 초기 속도에 따라 스월의 발생 정도와 감소되는 형태가 변형되는 특징이 있다.; The computational study of turbulent dissipation and total pressure drop behavior in vane swirlers was investigated. Simulation of steady flow through vane swirlers for various vane angles ranging from 15° to 60° in an increasing step of 15°. Flow has been simulated by solving the appropriate governing equations of conservation of mass and momentum using the SIMPLE algorithm. Turbulence has been modeled using Reynolds Stress Model (RSM). First of all, this model includes the effect of the flow parameters, and assumes that the total pressure drop consists of two main partial pressure drops due to wall friction within the vane swirler and swirling motion of the air. Futhermore, assumes that the effect of the turbulent dissipation consists of Reynolds number and swirl flow. The pattern of vortex dissipation is quite different from that variable vane angle.