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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이창언
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수26
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피크 전력의 증가에 따른 정전과 가스 불균형 수요의 문제 해결 수단으로 가스 연료를 사용한 분산형 발전 시스템 혹은 열동력복합 시스템(CHP)에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 현재 사용되는 왕복동 엔진의 경우 엔진부의 부피가 크고 토크 변동 및 소음 진동이 크다는 문제를 가지고 있다. 이러한 배경하에 CHP 시스템의 원동기로 로터리 엔진이 적합하다고 판단되어 기존 엔진의 장점은 계승하면서 단점을 보완할 수 있는 신형 로터리 엔진에 대한 연구를 진행했다.
본 연구에서 개발하고자 하는 신형 로터리 엔진은 Gerotor Pump의 작동 원리를 응용했다. Gerotor Pump는 구조가 간단하고 부피에 비해 토출 유량이 많다는 장점이 있어 소형화에 유리하다. 신형 로터리 엔진의 경우 Rotor에 흡·배기 포트를 설치하여 행정이 가능하게끔 만들어 엔진으로서의 역할을 수행할 수 있도록 했다. 본 논문에서는 336 cc의 흡기 행정 체적을 갖는 엔진을 대상으로 흡·배기 포트의 위치에 따른 엔진의 유동-성능을 예측하고 분석했다.
신형 로터리 엔진의 3D 수치해석을 위해 CONVERGE CFD 프로그램을 이용했으며, RNG k-ε 난류 모델, GruMo-UniMORE 열 전달 모델 그리고 SAGE 연소 모델을 사용했다. Motoring 조건과 Firing 조건으로 각각 해석했고, Motoring 조건으로 해석한 결과 흡·배기 포트의 위치만으로 기존 왕복동 엔진에서 쉽게 구현하기 힘들었던 과팽창 및 EGR 등의 기능을 쉽게 얻을 수 있는 것을 확인했다. 또한 Firing 조건으로 해석한 결과를 통해 신형 로터리 엔진의 성능과 유동을 예측하고 분석할 수 있었다. 이러한 해석 결과를 바탕으로 신형 로터리 엔진의 제작과 실험 시 예상되는 문제점을 사전에 검토할 수 있었다.
본 연구에서 개발하고자 하는 신형 로터리 엔진은 Gerotor Pump의 작동 원리를 응용했다. Gerotor Pump는 구조가 간단하고 부피에 비해 토출 유량이 많다는 장점이 있어 소형화에 유리하다. 신형 로터리 엔진의 경우 Rotor에 흡·배기 포트를 설치하여 행정이 가능하게끔 만들어 엔진으로서의 역할을 수행할 수 있도록 했다. 본 논문에서는 336 cc의 흡기 행정 체적을 갖는 엔진을 대상으로 흡·배기 포트의 위치에 따른 엔진의 유동-성능을 예측하고 분석했다.
신형 로터리 엔진의 3D 수치해석을 위해 CONVERGE CFD 프로그램을 이용했으며, RNG k-ε 난류 모델, GruMo-UniMORE 열 전달 모델 그리고 SAGE 연소 모델을 사용했다. Motoring 조건과 Firing 조건으로 각각 해석했고, Motoring 조건으로 해석한 결과 흡·배기 포트의 위치만으로 기존 왕복동 엔진에서 쉽게 구현하기 힘들었던 과팽창 및 EGR 등의 기능을 쉽게 얻을 수 있는 것을 확인했다. 또한 Firing 조건으로 해석한 결과를 통해 신형 로터리 엔진의 성능과 유동을 예측하고 분석할 수 있었다. 이러한 해석 결과를 바탕으로 신형 로터리 엔진의 제작과 실험 시 예상되는 문제점을 사전에 검토할 수 있었다.
목차
제 1장 서론 11-1. 연구 배경 11-2. 연구 동향 31-3. 연구 목적 및 방법 4제 2장 GP 엔진 개요 52-1. GP3 엔진의 기본 형상 52-2. GP3 엔진의 제원 및 밸브 타이밍 82-3. GP3 엔진의 행정 과정 112-4. GP3 엔진의 유동 14제 3장 수치해석 모델 173-1. 지배 방정식 및 난류 모델 173-1-1. 지배 방정식 173-1-2. 경계 조건 213-1-3. 난류/열 전달 모델 243-2. 연소 모델 및 반응 메커니즘 283-2-1. SAGE 연소 모델 283-2-2. 반응 메커니즘 및 축소 메커니즘 323-3. 그리드 테스트 35제 4장 비연소 시뮬레이션 결과 분석 374-1. 온도 및 압력 374-2. 질량 유량 464-3. P-V 선도 504-4. 흡·배기 유동 54제 5장 연소 시뮬레이션 결과 분석 575-1. 온도 및 압력 575-2. 질량 유량 615-3. P-V 선도 655-4. 연소율 695-5. 배기가스 성분 및 EGR 율 745-6. 흡·배기 유동 80제 6장 결론 83참고문헌 85
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