밀폐된 동시회전디스크 사이의 유동에 장애물의 기하학적 변화가 미치는 영향

Abstract

동시회전 디스크내부의 유동에 장애물의 기하학적 변화가 미치는 영향에 대하여 수치해석적으로 연구하였다. 계산 도메인은 유한한 두께의 디스크, shroud와 디스크 테두리 사이의 반경방향의 간격또는 "gap"을 포함하고 있다. 작동유체는 등온이며 constant property를 가지고 있다. 모든 회전하는 표면에는 원주방향의 속도를 할당하였다. 고리모양의 장애물이 2개의 디스크 사이에 삽입되어 있다. 무차원화된 Navier-stokes 방정식에 대해 광범위한 계산이 이루어 졌다. Re수를 다양하게 변화 시켰고 디스크 사이의 간격은 아주 작은것으로 상정 하였다. 제일 먼저 장애물이 없을 경우에 수치계산을 실시 하였다. 디스크의 회전속도가 높을 때는 유동의 조건이 정상상태에서 비정상 상태로 변화하는 것을 관찰 할 수 있었다. 그리고 유동이 비정상 상태인 조건에서 장애물이 어떤 영향을 미치는지 알아 보았다. 장애물이 삽입에 의한 효과로 비정상 유동이 정상유동으로 수렴하는 것을 관찰 할 수 있었다. 장애물의 폭이 늘어나면, 강체회전 영역이 줄어들고 자오면상의 유동이 hub쪽으로 확장되는 현상을 관찰 할 수 있었다. 장애물의 두께가 두꺼워 질 수록, 자오면상의 유동은 약해지는 것이 관찰 되었다. 장애물이 없는 조건에서는 Re수는 유동의 조건을 변경하는 역활 밖에 하지 못했지만 장애물이 있을 때는 Re수가 증가할 수록 자오면상의 유동이 hub 쪽으로 확장되는 것을 확인 할 수 있었다. 가운데 공간에서의 이런 유동의 변화는 gap을 통해서 다른 공간에 영향을 주지 않는 것으로 확인 되었다. 장애물로 인해, disk torque coefficient는 증가 하였으나, 장애물의 기하학적 변화에 의한 영향은 작거나 거의 없는 것으로 확인 되었다.