• 대한기계학회논문집
• /
• 제15권5호
• /
• pp.1512-1521
• /
• 1991

본 연구에서는 유속과 압력등이 시간과 위치의 함수로 표현되는 비정상 유체 가 흐를 때 그 유동 특성이 파이프계에 미치는 영향을 고찰하기 위해 비정상 유동을 포함한 파이프계의 운동방정식을 유도하고 유동 변수가 파이프계의 안정성에 미치는 영향을 연구하였다.

• 한국기계기술학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.23-30
• /
• 2011

본 연구는 산업용 열교환기 및 상용 파이프의 최적 설계를 위하여 열교환기 내의 사각형 단면 파이프의 shear-thickening 비뉴톤 유체의 압력강하 및 대류 열전달률을 수치해석적으로 수행하였다. shear-thickening 유체의 구성 방정식은 기존의 비뉴톤 유체 멱법칙을 보완한 확장 멱법칙 모델을 채택하였다. 파이프 내의 압력강하를 의미하는 마찰계수와 확장 레이놀즈 수의 곱은 기존 연구의 비교자료와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 멱법칙 영역에서 각각 0.018% 및 0.06% 내에서 일치함을 보였고, 대류 열전달률을 의미하는 뉴셀트 수는 문헌치와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 멱법칙 영역에서 각각 0.025% 및 0.14% 내에서 일치함을 보였다. 비뉴톤 확장 멱법칙 유체 모델의 형태를 띠는 shear-thickening 유체를 열교환기 또는 상용파이프 내의 사각형 단면 파이프 내에서 사용하면 유동지수(n)에 따라서 뉴톤 유체보다 최대 160%의 압력강하를 증가시켰고 최대 14%의 대류 열전달 감소를 발생시킬 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 1993년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 26 Nov. 1993
• /
• pp.35-41
• /
• 1993

산업사회가 발전함에 따라 거대한 플랜트(plant)를 포함하여, 원자력 발전소 와 로켓트 등과 같이 구조적 안전성과 정확한 성능의 확보가 극히 중요시되 는 설비들이 많이 등장하고 있다. 이들 설비를 구성하고 있는 파이프계 (piping system)는 강성 또는 연성재료 및 각종 valve등으로 구성되어 있기 때문에, 고온 고압 고속의 유체가 파이프 내부를 흐를 때 일으키는 진동현상 및 플랜트의 과도운전 상황에서의 일어나는 수격현상(water hammer 또는 steam hammer)과 이로 기인한 제반 진동문제는 안전성확보 측면에서 많은 관심이 고조되고 있다. 이와 관련되어 유체유발진동에 관한 많은 연구들이 수행되었으며, 파이프계에 장착된 밸브에 대한 연구는 Weaver등에 의하여 실험적, 이론적으로 수행되었다. 그들은 유동방정식에서 비정상 베르누이 방 정식을 사용하여 내부유동방정식을 간략하게 유도하였으나, jet flow에 의한 유체의 운동량변화를 고려하지 않고 해석되어 그 결과에 의문이 제기된다. 그러므로 본 연구에서는 체크밸브(check valve)가 부착된 파이프계에서 일어 나는 유체유발진동 및 안정성에 관한 이론적 연구를 수행하여, 파이프계의 설계에 필요한 파라미터의 영향을 파악하고자 한다. 원자력 발전소와 같이 구조적 안정성이 요구되는 플랜트를 국내 기술로 설계 시공하려는 국내 실 정에서 이로 인한 파이프계에 발생할 수 있는 유체유발진동과 안정성을 예 측할 수 있는 해석이론은 파이프계의 설계 및 운전조건의 선정에 있어서 그 의의가 크다고 할 수 있겠다.

• 한국음향학회지
• /
• 제16권6호
• /
• pp.68-75
• /
• 1997

본 연구에서는 맥동류에 의한 파이프 계의 진동응답을 고찰하기 위해 전달행렬법을 사용하였다. 유속과 압력을 시간과 위치의 함수로 다루어 유체와 파이프간의 상호작용을 파동방정식으로 정립하고, 각 파동방정식으로부터 전달행렬을 직접 유도하였다. 맥동류로부터 유발되는 파이프 계의 동적응답은 맥동으로부터 발생하는 변동유속과 압력에 의존되는 것으로 나타났으며, 공진 근처에서 맥놀이 현상이 관찰되었다. 파이프 계의 동적거동은 파이프 내부의 유동양상과 동일한 응답특성을 나타내고, 내부 유동유체에 의해 결정된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제39권3호
• /
• pp.201-205
• /
• 2015

극지와 해양에서 파이프라인은 최저 약 $-40^{\circ}C$의 매우 낮은 극한 온도에 노출된다. 이 경우 내부 유체는 상온에서와는 다른 유동특성을 나타내며, 3차원 유동해석을 통해 극한온도에 의한 내부유체의 압력, 온도, 속도, 액적분포 등의 특성 변화를 분석해야 한다. 또한 영하의 온도로 인해 내부 유체의 액적이 응결되며, 이로 인해 곡관부에서 충돌침식이 발생할 것으로 예상된다. 이러한 충돌침식은 장기간 운용되는 자원 이송망 등의 파이프라인의 안정성에 영향을 준다. 본 논문에서는 다성분 다상 유동 해석을 통해 극한 온도조건의 극지 및 해양 파이프라인에서 내부유체의 유동특성 및 충돌 침식에 대한 분석을 수행하였다.

• 자원환경지질
• /
• 제44권2호
• /
• pp.153-159
• /
• 2011

본 연구에서는 포괄적 역학모델을 이용하여 석유 생산 시스템의 파이프 내 가스-오일 2상유동에 대한 유동패턴을 결정하였다. 2상의 유체는 운영 인자, 기하학적 변수, 유체 물성 등에 따라 특정의 유동패턴을 나타냈다. 광범위한 기액 겉보기 속도에 대하여 시스템의 인자들을 변화시키면서 유동패턴을 비교하였다. 다양한 인자들 중 경사각과 겉보기 속도가 파이프 내 가스-오일 2상유동의 유용패턴을 결정하는데 가장 지배적인 인자로 나타났다. 파이프 직경, 유체 물성 등의 인자들은 전이 경계선 부근을 제외하면 유동패턴 변화에 제한적인 영향 만을 미쳤다. 역학모델은 실험실 평가나 신뢰성있는 상관식 이용이 불가능할 때 유동패턴을 결정할 수 있는 유용한 도구이다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.1861-1871
• /
• 1991

본 연구에서는 아직까지 연구가 미진한 내용 즉, 유속과 압력이 시간과 위치 의 함수인 유동특성과 파이프의 운동이 상호 연계되어 영향을 주는 일반적인 경우의 운동방정식을 유도하였고 단순지지된 직선 파이프를 모델로 설정하여 동적 안정성 (dynamic stability)과 진동응답을 수치적으로 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권5호
• /
• pp.2100-2105
• /
• 2013

본 연구에서는 유체 유동에 의한 유연한 파이프의 진동 억제를 목적으로 하는 MR댐퍼를 포함한 새로운 형태의 파이프 지지대를 제안하고 평가하였다. 이를 위하여 파이프의 진동 특성에 적합한 새로운 형태의 MR댐퍼를 고안하였으며, MR댐퍼의 성능을 해석할 수 있는 수학적 모델을 구축하였다. 이를 이용해 MR댐퍼의 성능을 평가하였다. 또한, MR댐퍼를 갖는 파이프 지지대가 적용된 외팔보 형식의 파이프 시스템을 모델링하고, 이에 대하여 스카이훅 제어기를 적용하여 진동 제어 성능에 대한 해석을 수행하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.465-468
• /
• 2005

The paper deals with the influences of external damping and tip mass on dynamic stability of a vertical cantilevered pipe conveying fluid. In general, real pipe systems may have some valves and attached parts, which can be regarded as attached lumped masses and support-dampers. The support-dampers can be assumed as viscous dampers. The equations of motion are derived by energy expressions using extended Hamilton's principle, and some numerical results using Galerkin's method are presented. Critical flow velocities and stability maps of the pipe with external dampers and tip mass are obtained for various tip mass ratios, external damping coefficients and positions of the viscous dampers.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권10호
• /
• pp.649-657
• /
• 2017

고압의 파이프 파단 시 파이프 내에 있던 유체가 고속으로 대기로 분출될 때 압축성유동을 동반하는 초음속제트가 발생한다. 이러한 초음속제트는 일반적으로 복잡한 비정상거동을 보여줄 수 있다. 본 연구는 이러한 고압파이프에서 분출되는 초음속제트에 의해 생성되는 압축성유동을 고찰하기 위하여 전산유체역학 해석이 수행되었다. 분출기체의 종류 및 파이프직경 변화에 따른 비정상유동 특성을 해석하기 위해 SST $k-{\omega}$ 난류모델이 채택되었다. 전산해석 시 기본 경계조건은 파이프직경 10 cm, 제트 압력비 5, 기체온도 300 K로 가정하였다. 그 해석결과로 초음속제트로 인해 생성되는 충격파의 거동이 관찰되었고, 간접적인 영향으로 폭풍파도 발생됨을 알 수 있었다. 기체의 분자량이 가장 작은 $H_2$의 압력파 특성은 안전영역까지의 거리가 가장 짧았으며, 분자량이 비슷한 $N_2$, 공기 및 $O_2$는 큰 차이가 없었다. 또한 파이프직경이 커져 제트에 의한 영향범위도 더욱 증대됨을 알 수 있었다.