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흡출관 교반기에 있어서 유동의 실험과 CFD연구

전문가 제언: ○ 흡출관 교반기(직경 0.8m)에서 속도분포와 순환 유동량이 실험적으로 연구되었고, FLIENT6.2 CFD 상용프로그램을 사용하여 수치해석적으로 시뮬레이트하였다. RNG(renormalization group) κ-ε 난류 모델과 MRF(Multiple Reference Frame)이 시뮬레이션에 사용되었다.

○ CFD에 의해서 예측된 순환유동 수와 액 속도는 실험값과 잘 부합하였다. 실험과 시뮬레이션 결과 둘 다는 흡출관 내부와 외부에서 축 방향 속도가 반경방향이나 접선방향 속도보다 매우 크고, 흡출관의 외벽 가깝게 2차 순환 유동영역이 있었다. 그 현상은 탱크의 효과에 영향을 줄 수 있고, 흡출관이 있는 산업적 교반탱크에 대하여 참고가 될 것이다.

○ 탱크와 흡출관 내에서 물의 속도를 계측하기 위하여 5공 피토관을 사용하였다. 이 경우 시간 평균 속도 성분만 측정할 수 있고, 난동 성분은 측정할 수 없다. 더욱이 이 계측방법은 점 측정이고, 영역측정을 할 수 없다. 저자는 계측 위치를 z=0.254m과 z=0.435m, z=1.0m 그리고 z=1.3m의 네 개를 제시하고 있다. 피토튜브의 설치와 이동에 상당한 시간적 차이가 있을 것이다.

○ 수치해석의 경우는 국내에서 많이 사용하고 있는 FLIENT를 사용하고 있다. 3차원으로 육면체 격자를 사용하였다. 실험 조건으로 추진기(impeller)의 회전수를 사용하였다. 이 경우 장시간 사용할 경우 유체의 온도가 상승할 것으로 예측된다. 그러나 온도 상승을 잠시 거론했지만, 실험에서 온도의 계측결과나, 시뮬레이션에서 에너지 방정식의 사용은 볼 수 없다.

○ 입자영상 유속계(PIV) 기법을 사용한다면, 영역 전체에서 속도 분포를 알 수 있고, “액정”을 사용하면 낮은 속도에서 온도분포를 알 수 있을 것이다. 5공 튜브를 사용하여 속도분포를 검정하고, 열전대를 동시에 사용하면 온도를 검정할 수 있을 것으로 생각한다. 수치해석에서도 에너지 방정식을 풀어 상호 비교하면 산업 현장에서 유용하게 사용할 수 있는 좋은 결과를 얻을 것으로 여겨진다.

저자: Jian Min, Xinqiu Li, Zhengming Gao,Shixin Xiao, John M. Smith, Rex B.Thorpe
자료유형: 학술정보