[자연과학] CFD연소 시뮬레이션을 이용한 디젤버너의 개발 보고서

요약
디젤 버너를 개발 할 때 설계 방법과 디자인에 따라서 온도의 분포가 다르게 나온다. 고속과 저속, 서로 다른 믹서과 내부라이너를 적용하여 연소과정을 시뮬레이션 해보고 가장 효율적인 디자인을 찾아 최적화된 설계 방향을 잡아내는 것이 주된 내용이며 그 과정에서 CFD(컴퓨터 유체 역학)를 이용하여 내부 연소실 상태를 실제연소 상황과 가깝게 설정하여 비교적 정확하게 예측 할 수 있다는 것을 보여주는 것이다. 이를 통하여 디젤버너 개발에서 CFD의 역할을 보여주고 Star-CD와 Fluent인 두가지 CFD 프로그램을 소개하여 같은 디자인으로 시뮬레이션 하여 서로의 차이점을 나타내고 이들을 이용해 적절한 버너 디자인을 제안하는 것이 주된 내용이다. 따라서 CFD를 사용해서 여러 경우의 시뮬레이션을 통해 최적화되고 효율적인 디젤 버너를 설계 할 수 있어 매우 편리하며 많은 비용을 절감 할 수 있다는 것을 보여주는 연구이다.
서론
디젤 버너 설계는 점화, 열 방출과 배압의 최소조건을 충족시킨 후에 DPF(디젤미립자필터)앞 면에서 배기가스와 열 분포가 잘되어야 한다. 이런 버너를 설계하기 위해서 컴퓨터 유체 역학 (CFD)을 이용하는데 이는 난류로 인한 혼합, 연료 분사, 연료 수송, 디젤 연소, 복합적인 열 전달 등과 같은 물리적이고 화학적인 현상을 예측하여 버너의 열과 흐름 관리를 가능하게 하고 이를 이용하여 여러 모델을 개발한다. Fluent와 Star-CD라는 두 개의 상업적인 CFD code가 이 연구에 전체 연소 시뮬레이션에 사용되었다. CFD 모델로 전반적인 시스템 성능을 평가하고 다중 믹서와 내부 라이너 구성에 따른 열 혼합 성능을 개선하여 디젤 연소를 해석하는데 있어서 가치 있는 것을 입증했다.
정리하면 디젤 버너는 DPF나 DOC(디젤 산화 촉매)를 이용해 디젤연료의 배기가스 온도를 높여서 PM(배기 찌꺼기)를 줄이는 것…
본론
버너 기본 디자인[그림1]