밸브 입구 압력 변화에 따른 액체로켓엔진용 연소기 산화제 개폐밸브의 개방 특성에 대해 시험을 통한 연구를 수행하였다. 연소기 산화제 개폐밸브의 포핏 방식 밸브 특성에 의해 밸브 입구 압력이 상승함에 따라 밸브 개방에 필요한 구동압력은 선형적으로 증가하며, 밸브 행정 시간은 감소하게 된다. 하지만 밸브 입구 압력 상승으로 밸브 개방 구동압력 도달까지의 시간이 길어져 전체적인 밸브 개방 시간이 증가하는 것으로 나타났다. 결국 밸브 입구 압력이 증가할수록 밸브 행정 시간의 감소량은 미미해지며 밸브 개방에 필요한 구동압력에 도달하는데 필요한 시간이 밸브 개방 시간을 좌우한다는 것을 확인하였다. 따라서 밸브 구동부에 대한 설계를 통해 밸브 개방 시점의 밸브 입구 압력과 연소기로의 순간적인 산화제 공급량을 조정할 수 있다.
Experimental investigations on the flow characteristics of downstream region of a butterfly valve, which is used in SI engine, have been conducted according to Reynolds number and valve angle. Measurement programs of the flowfield using x-type of hotwire anemometry include the mean and fluctuating velocity, turbulnet intensity, shear stress, power spectrum and pressure loss coefficient. Experimental results show that flow characteristics and independent of relatively high Reynolds number; 60,000 and 80,000. It is also seen that streamwise mean velocities have relatively large velocity gradient around the butterfly valve with increasing the valve opening angle and this trend appears even in the far downstream region. The distributions of turbulent intensity and shear stress show irregular behavior regardless of the valve opening angle and those of the case of the valve opening angle of 45°are the largest. The pressure loss coefficient of the body surface of the throttle valve increases mildly with the increase of Reynolds number and increases rapidly with the reduction of the valve opening angle.
The ball valve is an important device in the pipeline transportation system of nuclear power plants. Its operational stability and safety directly affect the normal working of nuclear power plants. In this study, the transient numerical simulation of the opening and closing process of a ball valve was conducted on the basis of the flow interruption capability experiment of the ball valve by using the moving mesh method and inlet and outlet variable boundary conditions. The flow rate and pressure difference with time of the opening and closing process of the ball valve were studied. The internal flow characteristics of the ball valve under different relative openings were analyzed in conjunction with the typical back-step flow structure. Results show that the transient numerical results agree well with the experimental results. The internal flow characteristics of the ball valve are similar at the same opening during opening and closing process. At small opening, the spool and outlet channels easily form a back-step flow structure. The disappearance and generation of backflow vortices during opening and closing occur at 85% opening and 75% opening, respectively. With the decrease in opening degree, the difference in vortex core area in the flow channel of the ball valve spool in the opening and closing process gradually appears. The research results provide some reference value for the design and optimization of ball valves.
In this study, in order to numerically analyze the heat flow characteristics in the valve according to the opening rate for the solenoid valve for hydrogen supply applied to the hydrogen storage tank, flow characteristics were comparatively analyzed. Through the analysis of pressure and temperature distributions within the valve according to the high-pressure supply condition of 70 MPa or more, the heat flow characteristics in the valve, inlet and outlet passage according to the opening rate of the valve were identified. As a result a sudden change in the fluid behavior appears in the neck region of the valve, and it is understood that the flow separation caused by the flow path shape of the expanded tube has a dominant influence on the flow characteristics. And, it was confirmed that the shape of the valve seat is a factor significantly affecting the improvement of flow rate and differential pressure performance.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권6호
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pp.923-930
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2008
The butterfly valve is widely used in the industrial field as an on-off or a flow control valve. When the butterfly valve is used as a flow control valve. cavitation sometimes occurs in the range of high flow rate because of the small valve opening. Therefore. the pressure loss and the cavitation characteristics are investigated by use of a commercial CFD code. The results show that the possibility of cavitation occurrence in the cryogenic butterfly valve is very high in the case of valve opening angle below 10 degree and incident velocity over 6m/s. By increasing the inlet velocity at 10 degree of valve opening angle. the value of loss coefficient increased. However. by increasing the inlet velocity at 50 degree of valve opening angle. the value of loss coefficient decreased.
The functions of the plug valve are the control of flow rate as well closing and opening pipe lines. Analyses on the flow characteristics in plug valve port are required to improve the performance and safety at severe operating conditions such as high-pressure and high-temperature. In this study, numerical analyses are carried out with varying the opening rate (fraction of the full open to close) of the valve and the shapes of valve Uk: straight, convex, concave and mixed shapes. The parameters influencing the flow characteristics in the valve are the discharge coefficient( $C_v$) and the resistance coefficient( K). Therefore, the distributions of static pressure, velocity vector and stream lines are investigated, and $C_v$ and K are calculated in each opening rate and shape. In case of full open, the static pressure passed through the valve port has almost been recovered. However, in case of other opening rates, the pressure does not permanently regained due to pressure drop leading to loss. This phenomenon in each shape of the valve shows the different behaviors. Calculation results show that the mixed shape has the best flow attribute.
Ball valve has been widely used in the field of high-pressure gas pipeline as an important component because of its low flow resistance and good leakage performance. The present paper focuses on the flow nature at the downstream of the ball valve used for gas pipelines according to valve opening rates. Steady 3-D RANS equations, SC/Tetra, have been introduced to analyze the flow characteristics inside the ball valve. Numerical boundary conditions at the inlet and outlet of the valve system are imposed by mass flow-rate and pressure, respectively. Velocity distributions obtained by numerical simulation are compared with respect to the valve opening rates of 30, 50, and 70%. Cavity distributions, asymmetry flow velocity and the flow stabilization point at each opening rate are also compared. When the valve opening rates are 30 and 50%, the flow stabilization requires the sufficient length of 10D or more due to the influence of the recirculation flow at the downstream of the valve.
The effects of the intake and exhaust valve timing to improve the engine performance in a spark ignition 3-cylinder LPG engine with a closed loop fuel supply system were studied. The engine torque and power have been measured using the 75kW EC-dynamometer while adjusting the optimal fuel consumption ratio with a solen- oid driver. As the results from this experiment, when intake valve opening is $12^{\circ}$ BTDC, intake valve closing is $36^{\circ}$ ABDC, exhaust valve opening is $12^{\circ}$ ATDC, and exhaust valve closing is $36^{\circ}$ BBDC respectively, the best torque characteristics in low and high speeds for a gives engine were obtained. And also we could find that the torque characteristics in low speeds were affected by the timing of exhaust valve open. An increased valve overlap by the EVC delay was ineffectual to the torque characte- ristics improvement in high speeds.
본 연구에서는 다단연소사이클 액체로켓엔진 파워팩에 대해 시동과정에서의 동특성 변화를 예측하였다. 시동특성과 관련된 주요 인자 중 밸브 개방시점에 대해 분산값을 정의하고 몬테카를로 방법을 적용하여 이들이 시동특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석 결과, 연소기 연료 밸브 개방시간 및 시동터빈 종료시간이 시동특성과 관련된 주요 변수임을 확인하였다. 연소기 연료 밸브 개방시점과 시동터빈 종료시점을 분리하여 해석한 결과, 연소기 연료 밸브 개방시점이 시동특성과 매우 밀접한 관련이 있음을 확인하였고 안정적 시동을 위해서는 시동터빈 작동이후 약 1초 이전에 밸브가 개방되어야함을 알 수 있었다. 이를 통해 안정적 시동을 위한 시동 시퀀스 설정이 가능함을 확인하였다.
The high-pressure hydrogen valve is intended to supply hydrogen charged at high pressure in the hydrogen tank to the fuel cell stack, which decompresses high-pressure hydrogen gas to low pressure and primarily limits the excessive flow. It consists of a pilot valve, a main valve, and a excessive flow valve to operate in a wide pressure range from 2 to 70 MPa of charging pressure. The opening characteristics of the valve were confirmed by computation fluid dynamics applying the moving grid technique. The behavior of the valve was predicted by predicting the force acting on the valve over time. In addition, the difference in behavior according to supply pressure was compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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