Modelling and Simulation on Non-isothermal Expansion of Water Oversaturated Perlite

To verify model adaptation and flexibility, non-isothermal simulation for perlite expansion has been carried out. Temperature-dependent perlite properties are applied to energy equations for bubble temperature change and perlite melt temperature gradient. Bubble temperature is changed with volume change, water evaporation, and heat flux from melt. Temperature gradient of perlite melt is affected by decreasing bubble temperature. As a result, prediction model and code have been developed below 1100 K with 5% accuracy. At 1100~1400 K, lower 7% accuracy has been obtained from the calculation results.

퍼라이트 비등온 팽창 모델 및 전산모사

본 연구에서는 용암석상의 무기물인 퍼라이트의 팽창에 관한 비등온 상태 전산 모사를 수행하여 실험 결과와 비교하여 모델의 유효성을 검증하고자 하였다. 기존의 연구를 기반으로 에너지 수지식을 적용하였고 이에 따른 물성값의 온도에 따른 변화를 적용하였다. 비등온 팽창에서 버블 부피의 변화, 수분 증발에 의한 변화 그리고 열 플럭스의 버블내로의 유입에 따라 버블의 온도 변화를 고려하였으며 이에 따른 용융 퍼라이트의 온도 분포 형성 또한 고려되었다. 이의 결과로 1100 K 이하에서 5% 이내의 정확성을 가지는 예측 모델 및 동특성 해석 코드를 개발하였고 1100~1400 K 범위에서도 7% 이내의 오차를 가지고 팽창도를 예측할 수 있었다.