무격자 기법을 이용한 아크 플라즈마 모델링 및 초고압 가스 차단기용 해석 프로그램 개발

Abstract

본 연구에서는 무격자 유동해석 기법을 이용하여 초고압 가스 차단기용 해석 프로그램을 개발하였다. 복합소호형 초고압 가스 차단기 형상에 대해 질점계를 생성하고, 질점계를 이용하여 차단기의 작동 메커니즘을 구현하였다. 해석 프로그램은 압축성 유동 해석을 위한 무격자 해석 코드를 바탕으로 평형 SF6 가스 데이터와 전기장, 복사, 용삭 모델이 아크 플라즈마 모델링으로 추가되었다. 플럭스 기법은 AUSMPW+을 사용하였고, 시간 적분은 LU-SGS, Dual Time Stepping 기법을 이용하였다. 개발된 해석 프로그램으로 진상 전류 및 대전류 차단 유동 해석을 수행하였으며 그 결과를 정렬 격자 기반의 초고압 가스 차단기 해석 프로그램의 결과와 비교하여 검증하였다. 본 연구를 통해 무격자 기법을 이용하여 초고압 가스 차단기의 전체 형상에 대한 해석이 가능함을 확인하였으며, 개발된 프로그램을 이용하여 정렬 격자 기반의 차단기 선행 연구에서는 분석할 수 없었던 차단기 전체 구조물에 고온의 유동이 미치는 영향에 대한 연구를 수행할 수 있을 것으로 판단된다.