원심 펌프 회전차 내부의 저 운동량 유동특성에 관한 수치적 연구

Numerical Analysis on the Low Momentum Fluid Flow Characteristics in Centrifugal Pump Impeller

원심 펌프내 3차원 유동 특성을 고찰하기 위하여 혼류형 원심펌프의 내부유동특성을 수치적 고찰하였다. 회전차 내의 유동현상에 대한 상세한 해석과 이해는 원심펌프의 주요 요소들에 대한 성능 예측에 있어 매우 중요하다. 회전차 내부의 유동은 3차원 점성효과가 지배적이기 때문에 펌프 성능에 중대한 영향을 준다. 회전차내의 3차원 점성유동은 주 영역인 등엔트로피 유동과 원심력과 Coriolis힘에 의한 경계층의 변화, 벽면의 전단응력, 2차 유동(secondary flow)등의 영향에 의한 비가역 영역으로 구분한다. 저 운동량 영역을 만드는 회진차 내부의 점성 유동은 정체영역(blockage)과 실속(stall)이라는 비가역 영역을 만들게 되는데, 결과적으로 펌프의 성능과 효율저하를 유발시킨다. 특히 Coriolis힘과 원심력은 비가역 영역을 증대시키는 가장 큰 힘이라는 사실을 알았다.

In this study, tile characteristics of three dimensional flow fields in centrifugal flump impeller are investigated by numerically. Detailed analysis and understanding of flow field in centrifugal pump are very important to predict performance of components. The three dimensional viscous fluid flow in centrifugal pump is distingushed isentropic process region from irreversible process region by wall shear effect, secondary flow, centrifugal and Coriolis forces, variation of boudary layers. Development of low momentum region by viscous fluid flow in the centrifugal impeller causes stall and blockage which is irreversible process region, and resulting in decrease of the performance and efficiency of centrifugal pump. Especially, the result is that Coriolis and centrifugal forces are most powerful factors which are increasing the irreversible region.