[전산유체역학] FlowLab을 이용한 오리피스 유동해석 보고서

소개

전산유체역학 과제, FlowLab을 이용한 오리피스 유동해석 보고서입니다.

목차

1. Orifice 유량계에 대한 기본 사항

2. Orifice Meter Tutorial 정리

3. 과제 해석 과정 요약

4-1. FlowLab 실행결과
4-2. FlowLab 실행결과 계속 (DR=0.5 Case 비교)
4-3. FlowLab 실행결과 계속 (Mesh-Type 변경)
4-4. FlowLab 실행결과 계속 (오리피스 형상변경)

5. 결과 및 고찰

본문내용

1. Orifice 유량계에 대한 기본 사항

액체 및 기체 등의 유체 유량을 측정하는 경우 유체가 흐르고 있는 관로 중에 오리피스를 설치하여 전후 발생되는 압력의 차로서 유량을 검출하는 방식이다.

베르누이 법칙에 의하면 유체가 흐르고 있는 관로상 일부를 축소시키면 유체가 그 부분을 통과할 때 속도는 증가하고 압력이 감소함으로써, 전후 압력차와 유량과의 사이에는 일정한 관계가 성립되어 측정하는 것이다.

① 오리피스 유량계의 장점
구조가 간단하며, 이동 또는 가동부분이 없다.
측정특성 및 실험 데이터가 풍부하여 규격서의 제작사양, 설치조건을 잘 따를 경우, 별도 교정 없이 5％정도의 측정정확도를 얻을 수 있다.
가격이 다른 유량계에 비해 비교적 저렴하고, 대구경 관로에서 더욱 경제적이다.
거의 모든 유체 측정에 쉽게 적용할 수 있다.

<중 략>

전산유체역학 수업시간에 정렬격자의 경우, 가로세로비(Aspect Ratio)가 작을수록 더 높은 Quality의 격자라고 배웠던 것처럼 Mesh Density가 높아질수록(Coarse→medium→fine로 갈수록) 가로세로비가 작아지고 있는 것을 볼 수 있습니다.

그리고 반복계산 횟수와 수렴한계를 설정해 결과를 검증하는 과정에서 대부분의 경우는 설정한 Converge Limit인 1e-06 에 빠른 속도로 수렴했지만, Case 24의 경우는 Residual Plot에서 보여지 듯 3500 Iterate 이후에는 큰 변화를 보이지 않고 일정한 값이 반복되었습니다.
(이때 계산시간도 오래 걸렸고, 컴퓨터의 메모리도 많이 사용되었습니다.)

즉, Mesh Density를 높게 할수록 격자의 질(Mesh Quality)이 높아지고 계산 결과에 정확도와 신뢰성이 부여되지만, 수렴하는 iterate 횟수가 늘어나며 계산시간도 비례한다는 것을 알 수 있었습니다.

이를 통해 적절한 Iterate 횟수와 Converge Limit를 결정하는 것이 CFD 해석에서 효율적인 작업에 필요하다는 것을 알 수 있었습니다.

참고자료

· 없음