굽힘형 흡수정의 유동특성 연구

Abstract

Sump pump pumps up stagnant water and is used in areas experiencing frequent flooding and in various places such as factory, home, and farm village with the purpose of the drainage transfer from a septic tank or the circulation of industrial cooling water. When the drainage pump is designed, if the size and the shape of bell mouth and the shape of pump water tank are not appropriate, vortex and swirl can occur inside the pump water tank. When created vortex and air flow into the bell mouth, this triggers vibration and noise, and pump’s degradation, decrease of the discharge rate, and motor overload occur. Therefore, decreasing the occurrences of vortex is the most important factor in designing the sump pump. This research verified the impact of bell mouth’s shape among the vortex’s generation factors emerged from the sump pump through the computational fluid dynamics. This study is figured out the vortex’s structure and characteristics of the flow in the sump pump and investigated the conditions for vortex’s occurrence. This study to secure CFD projection technology of the bell mouth’s shape by examining further test results. Through this research is identified vortex’s occurrence and its level according to changes of the bell mouth’s shape and verified the impact of the bell mouth’s shape on the vortex’s occurrence.|본 연구의 목적은 유동해석을 통해 구부러진 형식 흡수장의 유동 균일도를 높일 수 있는 방안을 연구하여 Sump의 운전성능을 향상 시키는 것이다. Sump에서는 자유표면와류(Free Surface Vortex)와 수중와류(Subsurface Vortex)인 2가지의 와류가 발생하게 되는데 이러한 와류가 흡입관으로 들어가게 되면 공동(Cavitation)현상이 발생하게 되어 진동 및 소음이 유발되며, 와류가 심할 경우에는 흡입관이 파괴되기도 한다. 이러한 와류를 감소시키는 방법으로는 흡수정 내부에 유동제어봉(Vertical column), 커튼월(Curtain Wall), 와류제어장치(Anti Vortex Device-AVD)의 설치 및 Sump장의 형상변경 등이 있다. 본 연구에서는 구부러진 형식 흡수정의 수조 길이를 설계 변수로 정하고, 수조 길이의 축소와 확대를 모델링하여 ANSYS CFX를 이용하여 발생하는 유동의 균일정도를 확인하였다. 또한 와류제어장치(AVD)를 설치했을 때 흡수정의 유동특성을 확인하였다. 해석결과 수조 길이를 조정하면 통로에 대한 균일한 유속을 얻을 수 있음을 확인하였고 흡입관 입구 와류의 발생이 적어지는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구를 통해 흡수정의 설계최적에 대한 자료를 제공하고자 한다.