• 제목/요약/키워드: Inflow Nozzle

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보텍스튜브 성능향상을 위한 유입노즐 조건에 관한 연구 (Inflow Nozzle Conditions for Improving Vortex Tube Performance)

  • 최훈기;유근종;임윤승
    • 한국기계가공학회지
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    • 제17권2호
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    • pp.68-76
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    • 2018
  • A vortex tube is a simple energy separating device that splits a compressed air stream into a cold and hot stream without any external energy supply or chemical reactions. The efforts of many researchers and designers have been focused on improvement of vortex tube efficiency by changing the parameters affecting vortex tube operation. The effective parameters are nozzle specifications and inflow pressure conditions. Effects of different nozzle cross-sectional area and number of nozzles are evaluated by computational fluid dynamics (CFD) analysis. In this study, CFD analysis of 3-D steady state and turbulent flow through a vortex tube was performed. We investigated the cold air mass flow rate, the cold air temperature, and the cold air heat transfer rate behavior of a vortex tube by utilizing seven straight nozzles and four inflow pressure conditions.

베인노즐 출구각도에 따른 100kW급 구심터빈의 성능 및 내부유동의 영향 (Influence of Performance and Internal Flow of a Radial Inflow Turbine with Variation of Vane Nozzle Exit Angles)

  • 모장오;김유택;오철;이영호
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제35권6호
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    • pp.757-764
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    • 2011
  • 본 연구에서는 폐열회수 발전시스템에 적용가능한 100kW급 구심터빈을 대상으로 베인노즐의 출구각도 변화에 따른 구심터빈의 성능과 내부유동의 영향을 분석하였다. 이를 위해 상용코드를 이용한 3차원 CFD 해석을 수행하였다. 베인노즐 출구각이 커짐에 따라 블레이드 근처 재순환영역은 점차 작아 졌으며, 또한 단면축소효과로 인해 베인노즐 출구끝단 마하수는 1까지 관찰되었다. 본 연구를 통해 분석된 해석결과는 목표출력용 구심터빈의 최적 설계파라미터 구성을 위한 설계자료로 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

노즐 내부 유동 소음원에 의한 공력 소음의 정량적 분석 (A quantitative analysis of aerodynamic noise by sound sources from a nozzle inflow)

  • 이권기;정철웅;박경훈
    • 한국음향학회지
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    • 제41권6호
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    • pp.698-704
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    • 2022
  • 본 논문에서는 노즐 내부 유동의 소음원으로부터 발생되어 방사되는 공력 소음을 정량적으로 분석하였으며, 이를 외부 방사소음 결과와 비교하였다. 세가지 종류의 노즐 형상에 대해 내부 및 외부 유동을 정확히 예측하기 위해 고해상도 수치해석 기법인 비정상 압축성 대와류모사(Large Eddy Simulation, LES) 기법을 사용하였다. 와류소음원(Vortex Sound Source)을 통해 유동소음원을 확인하였으며, 이를 통해 노즐 내부 형상에서 주요 유동소음원의 분포를 확인하였다. 노즐 내부 유동의 와류소음원 레벨과 외부 방사 소음의 예측결과 및 측정결과와 비교하였으며, 이를 통해 정량적 분석을 검증하였다.

공작기계용 HP Holder 분사노즐 유동특성에 관한 수치해석 (Numerical Analysis of the Flow Characteristics of High-Pressure Injection Nozzle for Machine Tools)

  • 이중섭;윤지훈;정인국;송철기;서정세
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제35권10호
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    • pp.1061-1066
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    • 2011
  • 본 연구에서는 절삭가공 시 생산성 향상을 위해 사용되는 고압분사 홀더(hp holder)에 들어가는 노즐의 유동특성을 파악하였다. 집중형의 노즐 분사형태를 유지하면서 분사되는 유동에 영향을 주는 설계인자로 입구 유입속도, 노즐 유입각도, 노즐 출구직경을 설정하여 이에 대한 수치해석을 수행하였다. 그 결과 입구 유입속도가 높을수록, 노즐 출구직경이 작을수록 분사되는 유체의 압력과 속도가 높은 것으로 나타났다. 노즐 유입각도의 경우에는 각도변화에 따른 유동특성의 차이가 크지 않았지만 약 $15^{\circ}$일 때가 가장 높은 유동특성을 보였다. 또한 결과값을 이용하여 분사되는 유체의 힘에 의해 가공 시 발생하는 칩의 제거 가능 여부를 확인해 보았다.

칩 말림 방지를 위한 고압 분사 노즐 설계에 관한 연구 (A Study on Design of High Pressure Injection Nozzle for Avoiding Chip Curling)

  • 이중섭;윤지훈;정인국;송철기;서정세
    • 한국생산제조학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.793-798
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    • 2011
  • In this study, it was grasped to the flow characteristics of cutting fluid injected by nozzle installed in high pressure holder for avoiding chip curling occurred during machining process. And for avoiding chip curling, the possibility of elimination under various chip conditions was checked. Consequently, the highest discharging pressure and velocity was shown in 150 of nozzle inflow angle. Also as nozzle outlet diameter is small, the pressure and velocity of injected flow are high. Moreover, It could be confirmed that width and thickness of chip have no direct effect on chip elimination and it is achieved by torque generated by injected cutting fluid.

원형노즐 출구 유동장의 수치해석 (Numerical Analysis of the Flow Field of Circular Nozzle Exit Region)

  • 정의준;오상한;손창호
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제13권6호
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    • pp.13-18
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    • 2010
  • The programs of grid generation and flow analysis for the 3-D flow field. were developed. The finer results from numerical analysis could be obtained by using developed programs than those of the experimental data in the flow field of the circular nozzle exit region. Especially A virtual-origin of 3.2 times of nozzle diameter within three percent error inside from nozzle exit plane could be obtained.

이유체 노즐 미립화 특성이 요소 열분해에 미치는 영향 (Effect of Atomization Characteristics of Twin Fluid Nozzle on Urea Pyrolysis)

  • 구건우;정경열;윤현진;석지권;홍정구
    • 한국분무공학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.162-167
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    • 2015
  • Recently, there has been rising interest in applying urea-SCR systems to large marine diesel engines because the International Maritime Organization (IMO) has decided to enforce NOx reduction regulations. Generally, in the case of urea-SCR of the marine diesel engine, a type of twin fluid atomizer has been using for injection of the urea solution. This study conducted to investigate an effect of the atomization of external-mixing twin fluid nozzle on the conversion efficiency of reductant. The lab-scaled experiment device was installed to mimic the urea-SCR system of the marine diesel engine for this study. In a low temperature inflow gas condition which is similar with the exhaust temperature of large marine diesel engine, this study found that the conversion efficiency of reductant of when relative big size urea solution droplets are injected into exhaust gas stream can be larger than that of when small size urea solution droplets are injected. According to results of this study, the reason was associated with decrease of reaction rate constant caused from temperature drop of inflow gas by assist air of twin fluid atomizer.

전산 유체 역학(CFD)을 이용한 원형 양식 사육 수조 내부 유동장 해석 (Analysis of land-based circular aquaculture tank flow field using computational fluid dynamics (CFD) simulation)

  • 권인영;김태호
    • 수산해양기술연구
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    • 제56권4호
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    • pp.395-406
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    • 2020
  • The objectives of this study were to develop the optimal structures of recirculating aquaculture tank for improving the removal efficiency of solid materials and maintaining water quality conditions. Flow analysis was performed using the CFD (computational fluid dynamics) method to understand the hydrodynamic characteristics of the circular tank according to the angle of inclination in the tank bottom (0°, 1.5° and 3°), circulating water inflow method (underwater, horizontal nozzle, vertical nozzle and combination nozzle) and the number of inlets. As the angle in tank bottom increased, the vortex inside the tank decreased, resulting in a constant flow. In the case of the vertical nozzle type, the eddy flow in the tank was greatly improved. The vertical nozzle type showed excellent flow such as constant flow velocity distribution and uniform streamline. The combination nozzle type also showed an internal spiral flow, but the vortex reduction effect was less than the vertical nozzle type. As the number of inlets in the tank increased, problems such as speed reduction were compensated, resulting in uniform fluid flow.

Numerical Analysis of Flow in Radial Turbine (Effects of Nozzle Vane Angle on Internal Flow)

  • OTSUKA, Kenta;KOMATSU, Tomoya;TSUJITA, Hoshio;YAMAGUCHI, Satoshi;YAMAGATA, Akihiro
    • International Journal of Fluid Machinery and Systems
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    • 제9권2호
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    • pp.137-142
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    • 2016
  • Variable Geometry System (VGS) is widely applied to the nozzle vane for the radial inflow turbine constituting automotive turbochargers for the purpose of optimizing the power output at each operating condition. In order to improve the performance of radial turbines with VGS, it is necessary to clarify the influences of the setting angle of nozzle vane on the internal flow of radial turbine. However, the experimental measurements are considered to be difficult for the flow in radial turbines because of the small size and the high rotational speed. In the present study, the numerical calculations were carried out for the flow in the radial turbine at three operating conditions by applying the corresponding nozzle vane exit angles, which were set up in the experimental study, as the inlet boundary condition. The numerical results revealed the characteristic flow behaviors at each operating condition.

해양온도차발전용 반경류 터빈의 설계 및 해석 (Design and Analysis of a Radial Turbine for Ocean Thermal Energy Conversion)

  • ;이근식
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제39권3호
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    • pp.207-214
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    • 2015
  • 해양온도차발전용 터빈의 효율과 크기를 파악하기 위해 R134a를 작동유체로 하고 출력 5 kW인 반경류형 터빈의 설계가 수행되었다. 터빈입구온도 $25^{\circ}C$, 출구 정압 4.9 bar, 질량유량 1.16 kg/s 로 설정하고 평균유동해석을 수행하여 터빈의 회전수와 주요 치수를 결정하였다. 이들을 바탕으로, 3 차원 터빈 모델을 구축하였으며, 도출된 터빈회전수 12,820 rpm에 대하여 전산유체역학(CFD) 소프트웨어 ANSYS CFX를 이용하여 볼류트와 노즐을 포함하는 터빈 내부 유동장 특성과 효율이 조사되었다. 80%이상의 터빈 효율이 적정 범위 내의 노즐 안내깃 수(10-15 개)에서 제시되었으며, 가장 높은 터빈 효율은 15 개의 안내 깃에서 나타났다.