하이드로사이클론 해석 시 주요 모니터링 값

안녕하세요! 이번에는 제가 연구하고 있는 하이드로사이클론 유동장 해석 시 주로 측정하거나 모니터링해야 되는 값들에 대해서 한번 정리해보겠습니다.

 

하이드로사이클론은 내부 유동이 매우 복잡한 난류 유동의 특성을 가지고 있는데요, 유동의 가장 큰 특징은 비등방성(anisotropy)입니다.

 

비등방성의 특징을 간단하게 알아보면, 방향에 따라 물체의 물리적인 성질이 다른 것을 의미하며 모든 방향으로 물체의 물리적인 성질이 동일한 등방성과는 반대의 의미로, 이러한 특징은 유동을 예측하기 힘들다는 어려움이 존재합니다.

 

따라서 이를 고려하기 위해 많은 선행 연구들이 수행되었는데요, 총 3가지 모델을 사용하여 하이드로사이클론 해석을 진행했습니다.

 

k-ε 모델 / RSM 모델 (Reynolds stress model) / LES 모델 (Large eddy simulation)로 해석을 수행하였고 그에 따른 결과 차이를 선행연구에서 보여주었습니다.

 

선행 논문에서는 3가지 모델에 따라 중요하게 차이점을 둔 점은 바로 하이드로사이클론 내부 에어 코어 형성 여부에 따라 차이점을 정했는데요, 다른 주요한 모니터링 값도 각 모델에 따라 차이를 보였습니다.

 

아래에는 제가 현재 선행 논문으로 참고하고 있는 데이터를 정리한 표입니다.

 

A comparative study of three turbulence-closure models for the hydrocyclone problem (선행 논문 참고)

 

선행 연구에서는 크게 3가지 데이터에 대해 해석하고 비교하였는데요, 각각의 데이터에 대한 간단한 설명을 하자면

 

Mass split ratio to overflow (%) - Inlet으로 들어간 물의 질량 유량 대비 Overflow로 빠져나간 물의 질량 유량 비율

 

Pressure drop (Pa) - Inlet에서 측정된 압력과 Overflow에서 측정된 압력의 차

 

Air-core diameter (m) - 하이드로사이클론 내부에 형성된 에어코어의 직경

 

으로 볼 수 있습니다.

 

이러한 3가지 데이터를 보았을 때 Overflow와 관련된 데이터를 주로 본다는 것을 알 수 있었고 LES 모델이 다른 난류 모델보다 상대적으로 오차율이 낮은 것을 확인할 수 있었습니다.

 

하이드로사이클론 해석 시 위의 값들을 주로 모니터링하시면서 선행 연구와 비교하여 오차율을 낮추는 방법이 필요한 것 같습니다.