클리어런스가 없는 초고압 회전용적형 헬리컬기어 펌프의 유동해석에 관한 연구

Abstract

고압과 정량 흡상을 목적으로 클리어런스가 없는 초고압 회전용적형 헬리컬기어 펌프의 개발을 진행하였다. 펌프의 내부 압력과 토출 유속을 검증하기 위해 CFD 해석을 수행하였다. 이에 따라 FVM 기법으로 유동해석을 수행하였는데 클리어런스가 없는 완전히 밀폐된 형태의 FVM 유동해석은 격자가 연속하게 구성되지 않아 유체영역이 분리되어 정상적인 결과를 얻어낼 수 없었다. 이러한 문제로 격자 구성이 필요치 않은 MPS 기법으로 유동해석을 수행하였고, MPS 유동해석을 통해 펌프의 내부 압력과 토출 유속을 확인할 수 있었다. 로터의 회전속도 1,000 rpm에서 펌프 내부의 압력은최소일 때 19.5 bar, 최대일 때 44.6 bar이고, 평균 압력은 33.9 bar로 확인되었다. 토출 유속은 최소일 때 64.5 m/s, 최대일 때 84.8 m/s이고, 평균 유속은 76.1 m/s로 확인되었다. 본 연구를 통해 클리어런스가 없는 해석 모델의 유동해석은FVM 기법보다는 MPS 기법이 더 적합하였음을 확인할 수 있었다. 또한 초고압 회전 용적형 헬리컬기어 펌프의 압력의변화에 따른 유속과의 관계를 본 연구를 통해 규명할 수 있었다.