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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이승배
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
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본 논문은 FSI 기법을 이용해 지게차 냉각용 축류 홴의 날개 후단에서 유동가진으로 발생하는 비점성 유동과 소음에 대한 영향을 연구하였다. 지게차의 냉각용 축류홴은 냉각시스템의 한 부품으로 엔진룸에서의 발생하는 열을 배출하는 역할을 한다. 냉각용 축류홴은 빠르게 달릴 수 없는 지게차의 특성상 냉각시스템에서 매우 중요한 부품이다. 또한 지게차의 전체 소음 파워 중 엔진소음과 거의 비슷한 비중을 차지하기 때문에 냉각 성능을 만족시키면서도 소음이 최소화 되도록 설계되어야 한다. 연구 대상인 냉각용 축류홴은 이런 점을 고려하여 독수리 날개의 형상의 캠버와 NACA 에어포일의 두께 분포를 바탕으로 한 익형으로 설계되어 고풍량의 성능뿐만 아니라 전체소음 의 목적을 달성하도록 구현되어 있다.
본 연구에서는 이 에어포일 형상에 대한 동작 플러터 안정성, 그리고 소음에서 미치는 영향을 파악하기 위해 플러터 현상으로 나타나는 와동과 후단소음과의 상관관계에 대해 분석하였다. 먼저 ANSYS Fluent 19.0과 Transient Structural 소프트웨어를 이용하여 대표 날개 단면 형상에 대한 유체-구조 연성해석을 진행하였다. 냉각 홴의 날개 후단의 가진으로 인한 구조 안정성 검증을 위해 홴 성능곡선상의 작동점에서 FSI 해석 결과 값과 측정 소음 스펙트럼을 비교하였다. 이를 통해 유체-구조의 상호작용에 의해 발생하는 와도와 방사 소음과의 상관관계 및 영향을 확인하였으며 날개 통과 주파수(BPF)와 FSI 해석 여부에 따른 날개 후단의 가진 주파수 비교를 통해 냉객홴의 동적 안정성에 대해 검증하였다. 또한 날개 재질과 형상에 따른 모달(Modal)해석을 통해 고유진동수와 FSI해석에서의 가진 주파수를 비교하여 플러터 현상의 증폭유무를 확인하였다.
본 연구에서는 ABS 재질의 탄성을 가진 재질과 강체에 대한 해설결과를 비교하였다. 그 결과, 재질의 탄성 물성치를 적용한 FSI 해석에서는 받음각이 낮은 경우, 강체유동해석에 비해 날개 후단 벽면압력 에너지 스펙트럼이 전체적으로 약 35 증가하였지만 재질에 상관없이 주파수에 따른 변화가 크지 않음을 확인하였다. 반면 받음각이 높을 경우, 에너지 레벨이 거의 일정한 강체유동해석과 달리 전체 에너지레벨의 변화 폭이 크게 증가하였다. 본 연구에서는 재질을 고려한 FSI 해석을 통해 냉각용 축류홴의 형상 안정성을 확인하였으며 재질에 따른 날개 후단에서 유동 가진으로 인한 와도 형성이 후단 소음에 미치는 영향을 확인하였다.
본 연구에서는 이 에어포일 형상에 대한 동작 플러터 안정성, 그리고 소음에서 미치는 영향을 파악하기 위해 플러터 현상으로 나타나는 와동과 후단소음과의 상관관계에 대해 분석하였다. 먼저 ANSYS Fluent 19.0과 Transient Structural 소프트웨어를 이용하여 대표 날개 단면 형상에 대한 유체-구조 연성해석을 진행하였다. 냉각 홴의 날개 후단의 가진으로 인한 구조 안정성 검증을 위해 홴 성능곡선상의 작동점에서 FSI 해석 결과 값과 측정 소음 스펙트럼을 비교하였다. 이를 통해 유체-구조의 상호작용에 의해 발생하는 와도와 방사 소음과의 상관관계 및 영향을 확인하였으며 날개 통과 주파수(BPF)와 FSI 해석 여부에 따른 날개 후단의 가진 주파수 비교를 통해 냉객홴의 동적 안정성에 대해 검증하였다. 또한 날개 재질과 형상에 따른 모달(Modal)해석을 통해 고유진동수와 FSI해석에서의 가진 주파수를 비교하여 플러터 현상의 증폭유무를 확인하였다.
본 연구에서는 ABS 재질의 탄성을 가진 재질과 강체에 대한 해설결과를 비교하였다. 그 결과, 재질의 탄성 물성치를 적용한 FSI 해석에서는 받음각이 낮은 경우, 강체유동해석에 비해 날개 후단 벽면압력 에너지 스펙트럼이 전체적으로 약 35 증가하였지만 재질에 상관없이 주파수에 따른 변화가 크지 않음을 확인하였다. 반면 받음각이 높을 경우, 에너지 레벨이 거의 일정한 강체유동해석과 달리 전체 에너지레벨의 변화 폭이 크게 증가하였다. 본 연구에서는 재질을 고려한 FSI 해석을 통해 냉각용 축류홴의 형상 안정성을 확인하였으며 재질에 따른 날개 후단에서 유동 가진으로 인한 와도 형성이 후단 소음에 미치는 영향을 확인하였다.
목차
1. 서론 11. 연구 목적 12. 연구 방법 32. 본론 41. 연구 관련 이론 41.1 홴 이론 41.2 홴 소음 이론 51.3 탄성체의 운동 방정식 102. 전산 수치 해석 132.1 지배방정식 132.2 수치 해석 모델 162.3 FSI(Fluid-Structure Interaction) 해석 163. 모달 해석 174. 해석결과 193. 결론 22참고문헌 41
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