본 연구에서는 원관내에서 동적으로 완전히 발달한 난류맥동유동에서 관벽에 서 균일한 열유속이 주어지는 경우에 대하여 난류모델로서 K-.epsilon. 2방정식 모델을 적용 하여 수학적인 모델을 세운 후 이를 수치적으로 해석하였다. 그 결과 시간평균 레이 놀즈수가 10000인 경우에 대하여 Strouhal수가 0.0005에서 0.05 그리고 맥동속도진폭 이 0.8이하인 맥동류에 대한 열전달 특성을 제시하였다.
산업기술의 정밀화, 자동화가 진행됨에 따라 로봇 산업이 발달하게 되고, 로봇에 주로 사용하는 DC 모터 제어의 성능이 더욱 중요해지고 있다. 로봇에 적용되는 소용량 DC 모터의 경우, 전기자 권선의 인덕턴스가 작고 조항이 상대적으로 크다. 저항이 상대적으로 큰 DC 모터의 경우 저항에 흐르는 전류에 의한 전압 강하 성분이 속도에 비례하는 역기전력(Back-EMF)에 비해 무시할 수 없고, PWM 전압에 의한 전류맥동이 커서 평균전류 샘플링이 어렵다. 본 논문에서는 DC 모터의 전기적 모델을 기반으로 속도 제어기의 출력 전압을 결정하는 방법을 제안하였다. 핸드 로봇에 제안된 방법을 적용하여 속도 제어기의 특성을 확인하였다.
이 논문은 4상 6극 SRM의 최대토크/효율 및 최소토크맥동 운전을 위한 적정 전압과 스위칭각에 관한 연구이다. SRM은 비선형적인 특성이강하여 해석적인 방법으로 특성을 고찰하거나 속도/토크 제어가 어려운 단점이 있다. 이 논문에서는 최대토크/효율 및 최소토크맥동의 운전이 가능한 최적의 스위칭각과 전압을 SIMULINKK를 이용하여 구하였다. 시뮬레이션 결과 최대토크운전에서는 속도는 스위칭각에 의존되고, 토크는 전압에 의존됨을 알 수 있었다. 뿐 만 아니라 최대효율, 최소토크리플운전에서는 전압보디는 속도와 스위칭각에 의해서 최대효율과 최소토크 리플이 발생되는 것을 알 수 있었다. 시뮬레이션에 의해서 구해진 최적각들을 ROM 데이터형식으로 참조 테이블을 만들어 마이크로 프로세서를 이용하여 구동하여 최대토크/효율, 최소토크리플 운전의 타당성을 보였다.
An analytical method for predicting the velocity potential around a pulsating bubble close to a free or rigid wall was established using an image method. Because the velocity potential should satisfy two boundary conditions at the bubble surface and rigid wall, we investigated the velocity in the normal direction at the two boundaries by adding the image bubbles. The potential was analyzed by decomposing the bubble motion as two independent motions, pulsation and translation, and we found that when the number of image bubbles was greater than ten, the two boundary conditions were satisfied for the translation term. By adding many image bubbles after the approximation of the pulsation term, we also confirmed that the boundary condition at the wall was satisfied.
본 연구는 맥동류의 진동 속도가 평균 유속에 비하여 매우 작은 경우로서 Re- ynolbs수가 40 이하 층류유동에 관한 것이다. 부력은 무시하고 비압축성의 점성유체 에 관한 비정상 Navier-Stokes 방정식과 에너지방정식의 선형 섭동방정식을 구하고, 진동성분의 복소진폭을 수치적으로 풀어서 저항력과 함께 열전달 응답의 진폭과 위상 을 구하였다.
본 논문은 스위치드 릴럭턴스 전동기의 디지털 속도제어시스템의 개발에 관한 연구이다. 전동기의 운전중 토오크의 맥동을 저감하기 위해 평탄 상전류(flat-topped phase current)가 되도록 전원부에 고속초퍼를 사용하여 운전조건에 따라 상전압을 제어하였다. 또한 토크 발생영역을 최대화하기 위한 제어방식을 제안하고 이를 위한 여자조건을 산정하였다. 제안한 전압 및 위상각 제어방식을 이용하여 페루우프 속도제어시스템을 구성하였으며, 제어회로는 마이크로프로세서를 사용하였다. 제안한 이론의 타당성을 확인하기 위해 실험결과를 보였다.
터터보 과급은 디젤엔진과 가솔린엔진 모두에서 핵심기술이다. 특히 가솔린엔진에서 엔진 다운사이징 등 다른 제어 기술과 결합하여 이산화탄소(CO2) 배출을 감소시키는 데 효과적이다. 본 연구에서는 승용차용 가솔린엔진에 장착되는 트윈 스크롤 터빈 터보과급기에서 맥동유동의 터빈 효율을 측정하였다. 맥동 생성장치가 있는 저온 테스트 벤치를 제작하여 맥동 유동이 있는 비정상상태의 압력과 온도를 측정하고 터빈 효율을 산출하였다. 테스트 벤치는 공기 압축기, 트윈 스크롤 터빈, 온도 및 압력 측정 장치 등으로 구성되었다. 실제 승용차용 엔진에서 주로 사용되는 중저속 엔진 작동 영역에 해당하는 맥동 주파수 25.0 Hz와 33.3 Hz를 공급하면서 터보과급기 회전속도를 60,000 rpm에서 100,000 rpm까지 변화시키며 측정을 수행하였다. 이때 압축비를 1.088에서 1.600 사이의 값으로 조정하였다. 이 측정 조건에서 터빈 효율은 0.517~0.544 값을 보였다. 맥동 주파수 33.3 Hz의 경우, 터빈 회전수 60,000 rpm에서 터빈 효율의 변동은 7.7%이나 터빈 회전수 100,000 rpm에서 변동은 2.6%로 터빈 회전수가 증가함에 따라 맥동의 영향은 감소하였다. 맥동 유동에서의 터빈 효율은 정상 유동 터빈 효율에 비해 터빈 회전수 60,000 rpm 인 경우 7.0%, 회전수 100,000 rpm 인 경우 3.0% 낮은 값을 보이고 있어 맥동 유동이 터빈 효율을 악화시키는 결과를 보였으며 이러한 영향은 터빈 회전수가 증가함에 따라 감소하였다.
터보과급기는 엔진에 장착하여 연비를 개선하는 효과적인 장치로 디젤엔진과 가솔린엔진 모두에서 광범위하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 승용차용 가솔린엔진에 사용되는 트윈스크롤 터보과급기에서 발생하는 맥동유동의 질량유량을 측정하였다. 자체 설계 제작한 맥동유동장치를 사용하여 맥동이 있는 비정상상태에서 유동의 질량유량을 측정하였고, 맥동이 없는 정상상태의 질량유량과 비교 분석하였다. 맥동유동장치는 회전하는 상판과 고정된 하판을 사용하여 변하는 엔진의 배기밸브 유효면적을 반영하였다. 맥동이 있는 비정상상태 질량유량을 측정하기 위하여 차압식 압력계를이용한 오리피스 유량계를 사용하였다. 이때 기체의 온도와 절대압력을 측정하여 기체 밀도 변화를 고려하였다. 터보과급기의 저속 성능을 분석하기 위하여 압축공기를 사용하여 터보과급기 회전속도 60,000rpm에서 100,000rpm의 범위에서 측정을 수행하였다. 비정상상태의 질량유량은 정상상태와 비교하여 크게 다른 결과를 보였다. 정상상태 질량유량 계수는 터빈 팽창비가 증가함에서 따라 증가하지만, 비정상상태 질량유량 계수는 정상상태 값 주변의 히스테리시스 루프를 형성하며 변화량은 정상유동 기준 최대 5.0배이다. 이것은 맥동유동에 의하여 터빈 볼류트 공간에서 충진과 방출이 일어나기 때문이다.
근래에 전기추진선박의 필요성이 대두되고 있으며 특수선박을 시작으로 건조가 증가되고 있는 실정이다. 하지만 선박은 운항 환경에 따라 추진기의 출력 토크 및 속도의 변동이 심하므로 전기추진시스템에 큰 영향을 미친다. 대표적으로 출 입항시, 정상상태의 대양 항해시, 황천 항해시에 선박 추진시스템의 토크 및 속도 변동이 짧지만 빈번하게 변동하게 되므로 전기추진시스템의 전력변환장치에서 전류 및 전압파형에 고조파가 크게 포함되어 발전기, 변압기, 컨버터, 인버터 및 추진전동기에 손실의 증가, 기기의 열화 및 토크 맥동 발생 등의 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 선박의 운항 환경에 따른 추진시스템의 전류 및 전압파형에 포함되는 고조파 함유율을 분석하였다. 분석 결과 저속 영역에서의 잦은 속도 및 부하 변동에 따라서 전동기에 공급되는 전류 및 전압 파형에 포함된 총 고조파 왜형율과 전동기의 토크 맥동이 증가됨을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 SRM운전에서 맥동토오크와 부하토오크의 변화로 인한 속도변경을 줄이기 위해 동적 도통각 제어 원리를 이용한 PLL(Phase Locked Loop) 속도제어 방식을 채택하였다. SRM은 많은 장점을 가지고 있으나 토오크리플에 따른 속도변동으로 정밀한 속도제어에 어려움이 있다. SRM 구동 시스템에 PLL을 적용한 결과 전동기는 강인한 정속도 운전을 할 수 있으며, 또한 운전속도에 따라 선행각을 조정함으로서 고효율 구동을 할 수 있었다. 구성된 시스템은 운전속도와 부하의 변화에 따라 선행각이 증가함으로써 뛰어난 동적 속도제어 특성을 갖고 있으며, 인버터 인가전압을 제어하는 선행각을 조정함으로서 일정부하 영역에서 높은 효율특성을 가진다. SRM 구동 시스템의 PLL 속도제어와 고효율 구동을 위한 도통각제어를 위해 TMS320F240 DSP를 사용함으로서 디지털 제어기의 유연성과 소형화를 꾀하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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