AcuSolve를 이용한 배관 유동 해석

파이프나 덕트를 통과하는 유동은 대부분의 경우에 압력강하를 예측하는데 관심을 가지고 있습니다. 배관 내부 유동에서 평균 전단응력을 거의 모르거나 혹은 내부 에너지의 변화를 평가하기 위한 충분한 정보를 가지지 못합니다. 이러한 어려움을 극복하기 위해서 주요 수도손실 개념을 사용합니다. 하지만 수두손실 개념을 사용하려면 마찰계수를 정확히 알아야 합니다. CFD를 이용하면 이러한 어려움을 덜 수 있어 배관의 압력강하를 쉽게 구할 수 있습니다. AcuSolve를 이용한 배관 유동해석을 수행해 보았습니다.

다음과 같은 사이즈의 배관에서 일정하게 물이 지나갈 때 해석을 수행하겠습니다. 보다 빠른 해석을 위해 배관을 반으로 나눈 후 Symmetry 조건을 적용하여 격자를 생성하였습니다.

 

Fig1

 

table1

 

 

Preprocessing

전처리 작업은 SimLab을 활용하여 아래 그림과 같이 격자를 생성하였습니다. 벽면 wall 측에는 boundary layer를 생성하였으며 입출구 경계조건과 Symmetry 경계조건에서는 boundary layer를 생성하지 않았습니다.

fig2

 

 

Solving

해석은 AcuSolve를 사용했으며, 경계조건은 입구에서 Mass flow inlet, 출구에서 Pressure outlet 조건을 주어 유동이 흐르게 만들었습니다. 그리고 배관의 외벽은 wall 조건을 주어 점성의 영향이 있도록 세팅을 하였습니다. 레이놀즈 수를 이론적으로 계산하면 248,281이기 때문에 난류 모델로 세팅을 하였습니다.

Table2

  • AcuSolve
  • Steady State
  • Turbulence S-A model
  • Water

 

Postprocessing

하기의 그림은 배관의 압력 분포도를 나타내며, 배관 내부에서 유동장을 확인할 수 있습니다. 아래와 같이 경계 조건과 해석 모델의 도메인 정보가 있다면 압력강하와 배관 내부의 유동을 알아낼 수 있습니다.

fig3

fig4