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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김상윤 (한국해양대학교, 한국해양대학교 대학원)

지도교수
이영호
발행연도
2023
저작권
한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

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초록· 키워드

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The vortex which generated around suction region of a pump sump causes problems such as damage to the pump, increase in maintenance costs, and failure to supply coolant smoothly. Therefore, it is essential to analyze the vortex for proper pump sump design. The common method to investigate the vortex behavior around the sump pump is by Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations. Although the CFD simulations provide high efficiency in analysis time and resources, it is insufficient to predict accurate the vortex behavior especially in scaled model. Thus, the vortex analysis by CFD simulations and experiments was conducted in this research to obtain high accuracy and validation in the results.
There are 2 types of the vortices in the pump sump, type 2 of sub-surface vortex and type 3 of free-surface vortex, are used for the pump sump design based on ANSI HI 9.8 2018 standard. This study conducted the model test to validate a suitable CFD simulation method by identifying the vortex.
The dye test and PIV(Particle Image Velocimetry) technology were used to visualize the 2 types of the vortex, whereas the PIV vorticity results were compared to the CFD results. Velocity analysis was conducted to find the influence of the flow entering the bell.
To apply the finalized result from the PIV and CFD analysis, there were CFD simulations for vortices by real scale pump sump and modified models regarding the mainly applied in industry diameter of bell. Finally, related equations could be found for 2 kinds of vortices of the behavior regarding the results.

목차

1. 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 국내외 펌프장 흡수정 연구 동향 3
1.3 연구 목적 4
2. 펌프장 흡수정 6
2.1 펌프장 흡수정에서 발생하는 와류의 분류 6
2.2 펌프장 흡수정의 일반적 치수 정의 10
2.3 펌프장 흡수정의 상사 모델 11
2.4 펌프장 흡수정의 상사 모델 판정 기준 13
2.4.1 자유표면 보텍스와 수중 보텍스 13
2.4.2 스월 각도 13
2.4.3 속도 측정 15
3. 입자영상유속계 실험의 이론 17
3.1 PIV 개요 17
3.2 PIV 실험 장치의 구성 19
3.3 조명 및 추적 입자 20
3.4 영상입력 및 저장 장치 21
3.5 동일입자 추적 22
4. 전산유체역학의 이론 23
4.1 개요 23
4.2 지배 방정식 23
4.3 이산화 방법 27
4.4 난류 모델 : RANS 30
4.5 난류 모델 : LES 34
4.5.1 필터 34
4.5.2 LES 모델 36
5. 흡수정 와류 특성 연구 37
5.1 측면 수중 와류 37
5.1.1 모델 시험 방법 37
5.1.2 염료 시험 및 PIV 후처리 방안 41
5.1.3 측면 수중 와류 분석을 위한 CFD 설정 46
5.1.4 결과 및 토의 50
5.1.5 결론 55
5.2 펌프장 흡수정의 와류 56
5.2.1 모델 시험 방법 56
5.2.2 Dye test 및 PIV 후처리 방안 63
5.2.3 Bell에서의 속도장 분석 69
5.2.4 펌프장 흡수정의 와류 분석을 위한 CFD 설정 71
5.2.5 결과 및 토의 74
5.3 펌프 설계 96
5.3.1 Case 선정 97
5.3.2 Bell의 치수에 따른 와도 관계를 찾기 위한 CFD 설정 98
5.3.3 결과 및 토의 98
6. 결론 110
참고문헌 112

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