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[論文] Numerical Experiment for Compressible Effects around a Butterfly Valve
김철호(C.H.Kim),M.Behnia(M.Behnia),B.E.Milton(B.E.Milton) 한국자동차공학회 1993 오토저널 Vol.15 No.2
내연기관의 혼합 가스 생성 장치로 홉입되는 공기의 유량을 조절하기 위해 Butterfly 밸브가 사용된다. 이밸브는 유량의 제어에는 매우 유용한반변, 밸브 후면에서의 복잡한 공기의 유동 현상[6]으로 인하여 혼합가스의 생성에 장해적인 요소를 제공하기도 한다. 특히 밸브가 많이 닫힌 상태에서는 밸브와 관로벽 사이의 간격이 좁아지는 Throttling 현상으로 인하여, 엔진에 고 부하시 흡입되는 공기의 양이 증가하게 되어, 밸브 주위에서 공기 속도의 급증으로 인하여 유동장의 압축성 형상을 기대할수 있다. Throttl의 Choking 현상으로 인하여 공기의 입자는 운동에너지를 잃게 되고, 궁극적 혼합가스의 생성에 영향을 미쳐 엔진성능의 저하를 초래하게 된다. <br/> 본 연구에서는 실제 엔진(Central Fuel Injection Engine, 5 liters) [1]의 흡인 manifold를 model-ling하여, 특히 밸브가 많이 닫힌 상태에서, 밸브 주위에서의 난류 유동의 압축성 현상을 정량적으로 분석해 보았다.
[論文] Computation of the Flow Field around a Butterfly Valve
김철호(C.H.Kim),최정명(J.M.Choi),M.Behnia(M.Behnia),B.E.Milton(B.E.Milton) 한국자동차공학회 1992 오토저널 Vol.14 No.1
대도시의 자동차 배기가스에 의한 대기오염문제는 날로 심화되어 가고 있으며, 그 규제 역시 매우 엄격해지고 있다.<br/> 배기가스의 문제는 연소실내에서의 고효율연소에 의해 개선될 수 있으며, 이를 위해서는 혼합가스 생성장치에서의 잘 미립화된 혼합가스의 생성에 관한 미지적 연구가 필수적이다.<br/> 본 연구에서는 범용 유체 유동해석, 프로그램을 이용하여 Butterfly 밸브 주위에서의 공기의 흐름현상을 예측하였으며, 밸브의 손실계수(Kv)를 심험치와 비교하여 보았다. 또한 압축성과 비압축성 유체 유동해석의 비교, Residual Mass(R.M)의 최적치 정의에 의한 CPU 시간의 최소화, Numerical Grid Size의 해석결과에 미치는 영향 등에 관해 알아보았다.
Comparison of Coupled and Decoupled Flow Calculation in a Fuel Injection System
김철호,B.E.Milton,P.Y.P.Chen 한국자동차공학회 1994 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.1994 No.11_1
공기의 난류 유동장에 연료를 분사하면, 미립화된 연료 입자는 공기입자와 섞여 혼합가스를 형성하게 된다. 이때 형성된 혼합가스는 흡기 다지관을 통하여 기관의 연소실로 전달되는 과정에서 세가지 형태, 즉 Airborne Droplets,Evaporated Gas,Liquid Fuel Film의 상태로 존재하게 된다. 이러한 복잡한 혼합가스의 형성과정을 예측하기 위해서는 단순히 공기중에 분사된 연료입자의 momentum coupling에 의해서 가능한것이 아니라, 연료입자를 구성하는 chemical component들의 시간의 변화에 따른 증발, 연료입자들의 충돌에 의한 입자크기 및 에너지의 변화, 연료입자의 벽면 충돌에 의한 Fuel Film의 형성등을 고려한, 즉 연료의 momentum과 energy source의 항이 함께 공기의 유동장에 coupling 되어야 한다.<br/> 본 연구에서는 분사된 연료입자의 momentum term을 공기 유동장에 소개하는 방법으로 decoupled method와 fully coupled method을 소개하며, 주요 변수로는 유동장의 (A/F)_ratio,연료입자의 크기(D_d),입자의 분사속도(U_drop)를 변화시켰다.<br/> 실제 혼합가스의 유동장이 매우 복잡하므로 계산 시간이 길어지나, 만약 계산결과가 공학적으로 충분히 작은 오차의 범위에 있을경우 decoupled 방법에 의해 computation time을 크게 절약 할수있다.<br/> 공기와 연료의 momentum항의 coupling에 있어서, (A/F)_ratio과 분사속도(U_drop)가 크게 영향을 미치며, (A/F)_ratio>14.7인 경우에는 위의 두 coupling방법의 결과에 큰변화가 없으므로 decoupling방법이 크게 유리하나, transient operation의 경우는 반드시 fully coupled방법을 사용 해야함을 알수있었다.