• 한국음향학회지
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• 제33권1호
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• pp.40-47
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• 2014

원심팬 날개 깃에서 발생한 와류와 원심팬 볼루트 사이의 상호작용은 원심팬의 주요한 소음원으로 알려져 있다. 본 연구에서는 저소음 설계의 기초 자료로 활용하기 위하여 원심팬의 주요한 소음원 영역으로 고려되는 원심팬 볼루트 영역을 세분화하여 볼루트 영역내의 상대적 기여도를 분석한다. 주요한 소음원으로부터 방사되는 소음을 예측하기 위해 내부 음장용 복합 전산공력음향학(CAA, Computational Aero-Acoustics) 방법을 사용한다. 이 방법은 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)과 음향상사법(Acoustic Analogy), 그리고 경계요소법(BEM, Boundary Element Method)을 사용하여 원심팬 내부 유동장으로부터 방사한 소음을 원심팬 외부 음향장에서 예측하는 방법이다. 복합 CAA 방법을 이용한 원심팬 볼루트 영역내의 소음원의 상대적 기여도 분석은 컷-오프영역으로부터 출구영역보다 컷-오프영역으로부터 원심팬 스크롤영역이 전체 소음에 대한 기여도가 높고, 날개 깃의 쉬라우드 영역보다 허브 영역이 전체 소음에 대한 기여도가 높다는 것을 보여준다. 이러한 결과는 향후 저소음 원심팬 개발을 위한 유용한 자료로 활용될 것이다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제4권3호
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• pp.349-359
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• 2011

An unsteady numerical analysis has been carried out to study the strong impeller volute interaction of a centrifugal pump with six backward swept blades shrouded impeller. The numerical analysis is done by solving the three-dimensional Reynolds Averaged Navier-Stokes codes with standard k-${\varepsilon}$ two-equations turbulence model and wall regions are modeled with a scalable log-law wall function. The flow within the impeller passage is very smooth and following the curvature of the blade in stream-wise direction. However, the analysis shows that there is a recirculation zone near the leading edge even at design point. When the flow is discharged into volute casing circumferentially from the impeller outlet, the high velocity flow is severely distorted and formed a spiraling vortex flow within the volute casing. A spatial and temporal wake flow core development is captured dynamically and shows how the wake core diffuses. Near volute tongue region, the impeller/volute tongue strong interaction is observed based on the periodically fluctuating pressure at outlet. The results of existing analysis also proved that the pressure fluctuation periodically is due to the position of impeller blade relative to tongue.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제9권3호
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• pp.237-244
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• 2016

An unsteady three-dimensional simulation based on Reynolds time-averaged governing equation and RNG $k-{\varepsilon}$ turbulence model, was presented for pump-as-turbine, the pressure fluctuation characteristic of hydraulic turbine with guide vane was obtained. The results show that the time domains of pressure fluctuation in volute change periodically and have identical cycles. In volute tongue and inlet pressure fluctuations are light, while in dynamic and static coupling interface pressure fluctuations are serious; In impeller blade region the pressure fluctuation of pressure surface are lighter than that of suction surface. The dominant frequencies of pressure fluctuation concentrate in low frequency region, and concentrate within 2 times of the blade passing frequency.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권2호
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• pp.115-120
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• 2014

자동차용 터보차저 압축기의 성능 개선을 위해 원주방향의 볼류트 입구 높이들이 수정되었고 디퓨저를 포함한 볼류트에 대한 유동장이 상용 소프트웨어를 사용하여 조사되었다. 기본적으로 잘 설계된 볼류트는 높은 압력회복계수와 낮은 전압력손실계수를 보여주어야 한다. 본 연구에서는 동일한 단면형상과 설단면각(Tongue Angle)을 가지나 원주방향으로는 서로 다른 볼류트 입구 높이를 갖는 두 경우의 원형단면 볼류트가 선정되었다. 하나는 $90^{\circ}$ 원주방향에서는 단면 중앙으로 유입되나 이후의 원주방향에서는 볼류트 단면 최하단부들을 잇는 접선과 동일한 높이를 유지하면서 점진적으로 하단부로 유입되는 볼류트 형상이다(케이스 1 볼류트). 다른 하나는 설단면에서는 접선방향으로 유입되도록 모든 원주방향에 대하여 입구 높이를 2 mm 낮춘 형상이다(케이스 2 볼류트). 해석결과, 케이스 2 볼류트가 케이스 1 볼류트보다 높은 압력회복계수로 인한 높은 전압력비와 낮은 전압력손실계수로 인한 높은 등엔트로피 효율을 보여주었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.531-538
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• 2013

원심압축기에서 볼류트는 임펠러와 디퓨저를 통해 나온 유동을 모아주는 역할을 한다. 압축기의 운전점에 따라 볼류트 내부 발생하는 와류의 세기나 패턴이 달라진다. 압축기 설부에서는 압축기의 운전점에 따라 재유입 유동의 특성이 변화하고, 이러한 특성은 압축기의 성능 및 탈설계점에서의 특성을 이해하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 PIV를 이용하여 압축기의 운전점에 따라 볼류트 내부에 발생하는 스크롤 와류를 측정하였으며, 압축기 설부 근처에서 유동장을 측정한 결과 유량계수가 감소할수록, 설부 측에 발생하는 박리영역이 줄어들고 압축기로 재유입되는 유동이 커지는 것을 알 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권1호
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• pp.104-111
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• 2017

본 연구는 원심펌프 내부 유동장 특성에 대한 시뮬레이션 및 시각화에 중점을 둔다. 3D 수치해석은 Reynolds Average Navier-stock 코드를 k-${\varepsilon}$ 표준 2차방정식 난류 모델로 처리하여 수행하였다. 시뮬레이션은 흡입측, 임펠러, 토출측 영역에서 조도로 인한 마찰 손실과 임펠러 웨어링에서 체적 손실을 포함한다. 해석과 실험사이의 성능곡선 비교결과 최대 5 %의 작은 차이를 보이며 동일한 추세를 나타냈다. 최고 효율점에서 속도 벡터는 고르게 나타났지만 비 설계점에서는 현저한 변화가 나타났고, 텅 부근의 임펠러 유로토출부에서 강력한 재순환 영역이 나타났다. 비교적 일정한 압력분포가 텅 부근임에도 불구하고 임펠러 주위에 관찰되었다. 볼류트 내에서 기하학적으로 인해 형성된 나선형 와류가 이 영역에서 유동장이 상대적으로 난류이고 불안정하다는 것을 증명하였다.