동탄물류단지 냉동창고 유동양상 분석 CFD

 

 

 

 

개요

본 프로젝트는 동탄물류단지에 건설 중인 냉동창고 냉동장비의 효과를 분석하기 위해 수행되었다. 이를 위해 유한체적법을 이용한 수치해석 소프트웨어인 Ansys Fluent 2020 R2를 사용했다. 2D CAD도면을 기반으로 3D geometry 및 유한요소모델을 작성하고, 작성된 유한요소모델에 유닛쿨러의 풍속조건을 부여하여 CFD simulation을 수행했다.  CFD simulation을 통해 냉동장비 운전 시 냉동창고 내부의 유동양상을 기류분포 및 유속 결과로 분석하였다.

 

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Pre-Processing

냉동창고 내부의 유동양상을 분석하기 위해서는 3D geometry및 유한요소모델이 작성되어야 한다. 상용설계 프로그램인 Solidworks 2020를 사용하여 2D CAD 도면을 기반으로 3D geometry를 작성하였다. 냉동창고에서 유체가 흐르는 영역을 아래 그림과 같이 추출하였다. 유체가 흐르는 영역을 유체도메인으로 지정하여 약 500,000개의 tetra 요소로 구성된 유한요소모델을 작성하였다.

 

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냉동창고는 질량 유출입이 없는 밀폐시스템이며, 내부에 설치된 팬이 가동되어 강제대류를 발생시켜 공기를 순환시킨다. 이를 묘사하기 위해 팬 토출유속을 팬 사양에 맞게 계산한 후 경계조건으로 부여하였다.

 

 

 

 

Solving

유체가 이동할 수 있는 면적은 42.55 m^2이다. Case1의 유량 35,100 m^3/h가 위에서 계산된 면적을 지나간다면 평균 유속은 35,100 m^3/h/3600 sec/hour/42.55 m^2 = 0.23 m/s으로 계산된다. 초기 유량은 유체 도메인에서 완전히 발달하지 않았기 때문에 높은 유속을 보이는 구간이 나타나겠지만, 길이 방향으로 진행될수록 서서히 유체의 유속은 줄어들 게 되어 약 0.23 m/s으로 수렴됨을 확인하였다

 

유동1_slice4.png

 

 

 

Post-Processing

유체가 이동할 수 있는 면적은 42.55 m^2이다. Case1의 유량 35,100 m^3/h가 위에서 계산된 면적을 지나간다면 평균 유속은 35,100 m^3/h/3600 sec/hour/42.55 m^2 = 0.23 m/s으로 계산된다. 초기 유량은 유체 도메인에서 완전히 발달하지 않았기 때문에 높은 유속을 보이는 구간이 나타나겠지만, 길이 방향으로 진행될수록 서서히 유체의 유속은 줄어들 게 되어 약 0.23 m/s으로 수렴됨을 확인하였다

유동1_slice3.png