Abstract
The purpose of this study was to determine the optimal distances between pipes to minimize the pressure loss and turbulent intensity. This was accomplished by investigating the distances between sleeve-jointed pipes and the flow changes in pipes based on variations in the Reynolds (Re) number when installing adjusting pieces for the pipes. When the thickness tp of the sleeve-jointed piping was fixed at 5 mm and the pipe lengths Lp were 10, 50, 100, and 200 mm, the correlations with the velocity of the sleeve-jointed part, pressure distribution, length of the reattachment point in the recirculation area, and Re number were analyzed. The flow characteristic of the sleeve-jointed part from a laminar to a turbulent flow region was determined by setting the Re range to 200 ≤ Re ≤ 5,000. This was done by utilizing Ansys Fluent 18.1, which is a commercial program. The enlargement and contraction ratios of the sleeve-jointed part were 1.2 and 0.83, respectively, and the turbulent intensity of the sleeve downstream edge and pressure change both increased as the Re number increased while Lp remained constant. The fact that the flow on the sleeve wall surface was disturbed by tp resulted in losses in velocity energy. Therefore, the edge of the sleeve-jointed part was also effected. When Lp was 10 mm or less, the turbulent intensity of the edge part did not change significantly as the Re number increased. The reattachment point in the recirculation area did not appear at Lp of 10 mm or less and was not affected by the vortex. In the case of 3,000 ≤ Re, the reattachment length of the wall surface of the sleeve-jointed part was nearly constant as Lp increased.
본 연구의 목적은 슬리브 이음된 배관 사이의 간극과 Re가 변할 때 배관 내의 유동은 어떻게 변하는지 조사함으로써 조정관 설치 시에 압력손실과 난류 강도를 감소시킬 수 있는 배관 간극(Lp)을 파악하는 것이다. 슬리브 이음된 배관 두께(tp)는 5 mm로 고정하고 Lp는 10, 50, 100 및 200 mm로 하여 슬리브 이음부의 속도, 압력 분포, 재순환 영역에서의 재부착점 길이 및 Re와의 상관관계를 해석하였다. 상용 프로그램인 Ansys fluent 18.1을 이용하였고, Re의 범위는 200 ≤ Re ≤ 5,000으로 하여 층류에서 난류까지 슬리브 이음부의 유동 특성을 파악하였다. 슬리브 이음부의 확대비와 축소비는 각각 1.2와 0.83이였고 Lp가 일정할 때 Re가 커질수록 슬리브 하류 가장자리(edge)의 난류 강도와 압력 변화가 크게 나타났다. 이는 슬리브 벽면에서의 유동이 tp에 의해 흐트러지고 속도 에너지의 손실이 발생하면서 슬리브 이음부의 가장자리에 영향을 미친 것으로 판단된다. Lp가 10 mm 이하의 경우, Re가 증가함에 따라 가장자리의 난류 강도에는 큰 변화가 없었다. 재순환 영역에서의 재부착점은 Lp가 10 mm 이하에서 나타나지 않았으며 와(vortex)의 영향도 없었다. 3,000 ≤ Re의 경우, Lp가 증가함에 따라 슬리브 이음부 벽면에서의 재부착점 길이는 거의 일정하였다.
