혼합 냉매를 사용한 모세관의 수치 시뮬레이션(Review of numerical simulation of capillary tube using refrigerant mixtures)

전문가 제언

□ 모세관은 냉동 시스템의 응축기와 증발기 사이에서 유입하는 고압의 액상 냉매를 증발기에서 증발하기 쉬운 증발 압력 까지 압력을 강하시키는 감압 팽창 작용과 적당한 냉매 질량유량을 공급하는 역할을 한다. 본 보고서에서는 이러한 모세관의 열유체역학의 동적 거동을 해석하기 위한 수치모사에 관한 문헌들을 리뷰하였다.

□ 지금까지 증기 압축식 냉동기의 냉매로 사용되어온 혼합 냉매의 모세관내 유동에 관해서는 Bolstad 와 Jordan 의 모세관 실험 이후 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 수치해석으로 풀이하는 수치모사의 연구가 그렇게 많지 않다. 수치모사를 위하여 사용되는 수치 알고리즘은 여러 가지가 개발되었다. 1970년대 초부터 유한차분법이 본격적으로 유체역학 수치해석에 이용되었고, 최근에는 유한차분법 대신 유한요소법이 점차 많이 이용되기 시작하였다. 그리고 2차원 문제를 해석하는데 필요한 이론은 이미 거의 확립되어 현재에는 연구소 또는 산업체에서 실제 문제 해결에 널리 이용되고 있다. 그러나 3차원 문제 해석에 필요한 이론과 수치 알고리즘에 대한 연구는 1980년 중반부터 시작되었어나 아직 완성 단계는 아니고 계속 연구 개발 중이다.

□ 유체역학 해석과 관련된 수치 알고리즘은 미국 NIST에서 개발한 REFPROP 프로그램 이외에 NASA Marshall센터에서 개발한 전산 유체 해석 프로그램 GFSSP 등이 있다. 그밖에 유한 체적법을 이용하여 아음속, 압축성 유동 해석에 사용되는 CFX, FLUENT, 유체의 층류 및 난류 해석에 사용되는 STAR-CD, 유동성, 열 및 물질 전달 문제를 해석하는 CFD-ACE 등이 있으며, 이 프로그램들은 현재 한국과학기술정보원(KISTI) 슈퍼컴퓨터센터에 보유되어 있으며 일반인에게 이용되고 있다. 이러한 수치모사 프로그램은 용량이 너무 커서 일반 컴퓨터로는 실행이 어렵고 슈퍼컴퓨터를 사용해야 가능하다. 3차원 문제를 해석 하는 프로그램은 더욱 큰 용량의 컴퓨터가 요구된다. 따라서 앞으로 범 컴퓨터로 이용할 수 있는 수치해석 의 이론적 방법 연구와 수치 알고리즘의 개발이 절실히 요구된다.

저자

Garcia-Valladares, O

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2004

권(호)

24-7

잡지명

Applied Thermal Engineering

과학기술
표준분류

에너지

페이지

949~966

분석자

주*호

분석물

• 혼합 냉매를 사용한 모세관의 수치 시뮬레이션.pdf [176,986 byte]

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