저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 ... - KMOU Repository

In this study, the structural analysis was performed to verify the structural integrity of the three types of valves applied to FGCS. And the algorithm for performing simple calculations regarding the flow. was stable in all cases considered in structural strength, the flow rate compared with the numerical results with fluid analysis results, but did not compare with experiments, so flow rate results were not guaranteed. ANSYS CFX 12.1 was also applied to calculate the flow rate in valves. cross-sectional area of ​​pipe) m2 탄성계수 태서. tensor of elastic modulus) MPa.

Table 1 Design data of valves

서론

연구 배경

특히, FPSO에 장착되는 연료가스 압축기 시스템은 NG(천연가스), BOG(보일오프가스) 등 폭발성 액체 등의 가스를 재사용해 선박 구동용 동력을 생산하는 시스템이다. 따라서 시스템이 파괴되면 선체 전체가 폭발할 가능성이 높습니다. 이러한 연료가스 압축 시스템에는 위험한 상황을 초래할 수 있는 요인이 많이 있으며, 특히 유압 시스템에서는 워터 해머라고 불리는 서지 현상과 비정상 흐름 현상이 중요한 역할을 합니다. 따라서 연료가스 압축 시스템에는 서지 방지 밸브를 설치해야 하며, 이러한 밸브는 서지 압력을 견딜 수 있는 충분한 강도를 갖도록 설계되어야 합니다.

연구 동향

를 이용하여 유동장해석을 수행함으로써 압력상승 및 유동특성을 조사하고 이를 FLUENT. 위에 나열된 연구작업들은 주로 전산유동해석 프로그램 FLUENT를 사용하였지만, 최근에는 ANSYS CFX를 이용한 전산유동해석 사례가 많아지고 있다. 본 연구에서는 위의 연구자료를 바탕으로 상용코드 기반의 전산유량해석 프로그램을 이용한 전산유량해석을 통한 유속추정을 선택하였다.

해석모델은 구조해석과 유사하게 Unigraphics NX 4.0을 사용하였고, 전산 및 수치해석은 유체해석 전용 프로그램인 ANSYS CFX version 12.0을 사용하였으며, 제어는 Handbook of Hydraulic Resistance 3rd Edition을 사용하였다. 방정식. 또한 유량에 따른 밸브의 유량특성을 이해하는 것이 중요하다는 점을 인식하여 유량과 체적을 계산하는 간단한 계산식을 개발하고 이를 유량해석 프로그램과 비교하였습니다. 1. 1장에서는 서지방지밸브의 구조해석에 대한 일반이론과 일반적인 구조해석 프로그램인 ANSYS Workbench를 이용한 구조강도 평가의 내용과 결과를 제시한다. 2장에서는 유동해석의 이론적 배경과 유동해석의 결과를 전반적으로 제시한다.

서지방지 밸브의 구조해석

시스템 및 설계 자료

는 밸브 모델의 상세 형상으로, 단계별 설계 데이터는 다음과 같이 나타낼 수 있다. Ф1은 파이프와 조립된 플랜지부의 중심 직경, Ф2는 플랜지부의 외경, 는 두께이다. 플랜지 부분이며 밸브 본체의 전체 길이입니다. 각 밸브의 설계 데이터입니다.

Fig. 1 Fuel gas compressor location for FPSO

구조해석의 이론적 배경

선형탄성체의 변형과 관련된 문제를 해결하기 위해서는 해당 물리적 ​​현상을 설명하여 물체의 변형 전과 후의 관계를 기술하는 이론이 필요하다. 응력과 변형률의 관계를 나타내는 방정식은 구성방정식으로 정의되며 식 (2.2)와 같이 표현된다. 선형 탄성 이론에서 변형은 변위 좌표에 대한 미분 형태로 정의되며 식(2.7)으로 표현될 수 있습니다.

Fig. 5 Important factors of continuum mechanics

구조강도 평가

해석의 시간 효율성을 높이기 위해 축대칭 모델의 전단한계를 그림 3에 나타내었습니다. 키를 적용하여 X-Z 평면에 대칭 조건을 적용했습니다. 무화과. 1은 외부온도 조건을 반영하기 위해 사용된 외부온도와 대류경계조건을 나타낸다.

Fig. 7 Three dimensional geometry of half model

구조해석 결과

구조해석결과를 바탕으로 한 유동해석

간단한 계산식 및 지배방정식

그림 25에 표시된 그림은 마찰계수에 적용된 손실계수의 값을 보여줍니다.

Fig. 25 Values of K at λ (=0.02)

유량 평가

해석의 정확도를 높이려면 벽과 주변 그리드를 미세 조정하여 흐름 영역의 속도 구배를 적절하게 시뮬레이션해야 하며 그리드 밀도도 결정해야 합니다. 그림 26은 파이프 벽, 본체 플러그, 오리피스 등 유체가 통과하는 사면체 격자를 기반으로 생성된 이미지입니다. 그리드 밀도를 확인하여 그리드를 기반으로 수렴을 결정합니다.

시스템에 사용되는 NG나 BOG를 사용하지 않고 해석의 효율성, 수렴 방정식 및 추세를 이해하기 위해 ANSYS 재료 라이브러리에서 메탄가스(CH4)를 가정했습니다. 메탄가스는 실제로는 압축성 액체이지만 비압축성 액체인 것으로 추정됩니다. 또한 실제 현상을 시뮬레이션하기 위해 각 밸브의 온도와 압력 조건에 따라 서로 다른 값을 대체하였습니다. 로 정의되어 일반적으로 정압 변화에 따른 흐름을 고려하는데 사용됩니다.

그리고 벽면은 미끄러짐이 없는 매끄러운 벽으로 배치하였습니다. 해석 시간을 절약하기 위해 해석 모델을 대칭형으로 만듭니다. 밸브 하부에서 발생하는 순환흐름과 출구측에서 발생할 수 있는 역류현상을 방지하기 위해 배관길이를 충분히 길게 제작하였습니다.

측면 길이는 파이프 직경의 5배, 밸브 출구의 길이는 파이프 직경의 10배였습니다.

Fig. 26 Grid generation for analysis

유동해석 결과

결론

참고문헌

21] 좋아요, 왕림, 하민수, 강정호, 박영철, "극저온 환경에서의 블라인드 플랜지 구조적 안정성 평가, 대한기계학회 춘계학술대회 논문집." N 불균일한 유체 밀도를 갖는 배관 시스템의 유체 과도 해석에 관한 연구", 한양대학교 공학석사 논문, s. 34; 체크 밸브와 바이패스 밸브를 이용한 펌프-파이프 시스템의 서지 현상 제어", 대한학회 Civilingeniører, Vol.

S Numerical Analysis of Flows in Butterfly Valves to Prevent Cavitation", Journal of Fluid Machinary, Vol. R Numerical Analysis of 3-D Flow through LNG Marine Control Valves for Their Advanced Design", Journal of Mechanical Science and Technology 22, pp. M A Study of flow characteristics inside a globe valve for ships", Journal of Korean Society of Marine Engineering, Vol.