[산업기계설비기술사 2차 예상질문 및 답안] CFD와 수계산시 압력 저하는 어느게 더 높냐?

[예상질문] CFD와 수계산시 압력 저하는 어느게 더 높냐?

[답변]
네. 답변드리겠습니다.

먼저 CFD가 수계산에 비해 압력저하가 적습니다.

그 이유는 CFD는 K-Epsilon 모델을 사용하여 계산하기 때문입니다.

여기서 K-Epsilon 모델은 Newtonian 유체역학에 비해서 난류 Turbulent Flow에서 Dissipation Term을 고려해서 부(-) 처리해주기 때문입니다.

실제로 CFD (K-Epsilon 모델)과 수계산을 비교해본 논문을 살펴보면 수계산에 비해 CFD 계산이 Pressure Drop이 더 낮은 결과로 분석된 것을 확인할 수 있었습니다.

The exact k-ε equations contain many unknown and unmeasurable terms. For a much more practical approach, the standard k-ε turbulence model (Launder and Spalding, 1974^[3]) is used which is based on our best understanding of the relevant processes, thus minimizing unknowns and presenting a set of equations which can be applied to a large number of turbulent applications.

For turbulent kinetic energy k^[4]

${\displaystyle {\frac {\partial (\rho k)}{\partial t}}+{\frac {\partial (\rho ku_{i})}{\partial x_{i}}}={\frac {\partial }{\partial x_{j}}}\left[{\frac {\mu _{t}}{\sigma _{k}}}{\frac {\partial k}{\partial x_{j}}}\right]+2{\mu _{t}}{E_{ij}}{E_{ij}}-\rho \varepsilon }$

For dissipation ${\displaystyle \varepsilon }$^[4]

${\displaystyle {\frac {\partial (\rho \varepsilon )}{\partial t}}+{\frac {\partial (\rho \varepsilon u_{i})}{\partial x_{i}}}={\frac {\partial }{\partial x_{j}}}\left[{\frac {\mu _{t}}{\sigma _{\varepsilon }}}{\frac {\partial \varepsilon }{\partial x_{j}}}\right]+C_{1\varepsilon }{\frac {\varepsilon }{k}}2{\mu _{t}}{E_{ij}}{E_{ij}}-C_{2\varepsilon }\rho {\frac {\varepsilon ^{2}}{k}}}$

Ref. )http://iaiest.com/dl/journals/7-%20IAJ%20of%20Science%20and%20Engineering/v3-i9-sep2016/paper6.pdf