관로 유동 모델이 압축 시스템의 안정성에 미치는 영향

Abstract

1차원 압축 시스템 모델에 관로 유동 모델을 적용하여 그에 따른 시스템의 안정성 변화에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구와 관련 된 그간의 연구와의 차이점을 보이기 위해 압축 시스템 상에 존재하는 관로의 길이에 변화를 주었고, 그에 따른 압축 시스템 안정성의 변화에 대해 관찰 하였다. 압축 시스템의 안정성 변화 판별 기준은 시간 변화에 대한 플래넘 내부 압력 변화의 수렴 또는 발산 여부에 두었다. 플래넘 내부 압력이 수렴하지 못하면 서지 현상이 발생하였다고 판단하였고, 이는 시스템이 불안정한 상태에 노출 되었다고 정의 하였다. 다른 조건은 모두 고정한 상태에서 플래넘 전단 관로와 플래넘 후단 관로의 길이 변화에 따른 압축 시스템의 안정성 변화를 살펴보았다. 플래넘 후단 관로 길이를 0.1m 부터 44m 까지 점차적으로 증가시켜 가며 계산한 결과, 특정 길이에서 추가적인 안정성이 확보됨을 확인할 수 있었다. 안정성의 변화 원인은 플래넘 후단 관로에 관로 유동 모델을 추가 적용함에 있었다. 관로 유동 모델 적용에 따라 관로 상에 압력파형태의 압력 및 유량의 변화가 존재함을 확인 할 수 있었다. 특히 플래넘과 관로의 접점에서의 유량 변화를 통해 안정성 확보가 이루어지는 원인을 확인 할 수 있었다. 특정 길이에서 얻어지는 추가적인 시스템 안정성에 근거하여 시스템의 서지 유량 점의 변화를 관찰해 보았다. 관로 유동 모델이 적용 되었을 때와 그렇지 않았을 때의 서지 유량 점을 비교해 본 결과 관로 유동 모델이 고려되었을 때 더 저 유량 점에서 서지 유량 점이 발생됨을 확인 할 수 있었다. 이러한 개념에 근거하여, 플래넘 후단 관로의 길이를 시스템의 안정성에 영향을 미치는 변수로 정의 할 수 있었고, 향후 서지 현상을 예측하거나 조절하는 변수로서 사용 할 수 있는 가능성을 확인 할 수 있었다 플래넘 전단 관로 길이를 변화시켜 가며 압축 시스템의 안정성 변화를 관찰해 보았다. 해당 부분의 길이 변화에 대해서는 관로 유동 모델이 고려되었을 경우 관로 유동 모델이 고려되지 않았을 경우 보다 고 유량 점에서 서지 현상이 발생됨을 확인 할 수 있었다. 또한 딥 서지 현상에 압축 시스템을 노출 시켰을 때의 거동을 관찰해 본 결과 관로 길이 증가에 대해 시스템 주파수와 어쿠스틱 주파수 모두 감소함을 확인 할 수 있었다.