구조해석을 이용한 공압식 앵글밸브의 형상 최적설계 (Shape Optimization of Pneumatic Angle Valve Using Structural Analysis)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 24권 / 5호 / 48 ~ 53페이지
· 저자명 : 손인수

초록

기존 공압식 밸브에서 글로브 형상의 밸브는 좁은 유로로 인해 통과 유량이 적고 압력강하가 많은 단점이 있으며, 밸브 본넷의 목부분 높이가 높아서 파손이 자주 발생하는 문제점을 갖고 있다. 따라서 이 연구의 목적은 기존 공압식 밸브의 단점을 보완한 공압식 앵글밸브를 개발하기 위한 초기 단계로 앵글밸브의 최적형상을 도출하는 것이다. 따라서 이 연구에서는 먼저 몇 가지 형상의 밸브 몸체에 대한 구조해석 및 최적설계를 수행하여 밸브의 최적형상을 도출하고, 최종적으로 최적형상을 갖는 밸브에 대하여 유동-구조 연성해석을 통하여 개발 앵글밸브의 구조적 안전성을 판단하였다. 최적 형상 밸브에 대한 해석결과 안전계수가 2.44로 안전성을 확인하였으며, 단순구조해석과 비교하여 유동구조 연성해석 시 응력이 약 41.3% 증가하였다. 따라서, 내부 유체가 존재하는 경우 연성해석을 통하여 결과를 도출하여야 함을 알 수 있었다. 향후 시제품 제작 후 성능평가를 통하여 해석 결과와의 상관관계 분석이 필요할 것이며, 도출한 최적형상 밸브의 경우 초기 모델에 비하여 약 25%이상의 질량 절감을 꾀하였다.

영어초록

In this study, structural analysis and optimal design of several shapes of valve body were performed to derive the optimal shape of valve. The structural safety of the development angle valves was determined through the fluid-structural interaction analysis for the optimal shape valve. The material of the valve body is STS304, and the safety factor is obtained in comparison with the allowable stress. As a result of the analysis of the optimal shape valve, the safety factor was 2.44 and the valve was safe. Comparing the structural analysis results with the fluid-structural interaction analysis, the stress increased by about 41.3% in the case of the interaction analysis. For the optimal shape valve, the mass was reduced by about 25% compared to the original valve model.

참고자료

· 없음