This research is to numerically perform the optimal design of the shutter valves in the two-stroke engine by analyzing flow resistance with four different design shapes. Shutter valves were numerically analysed for four different industry-design based cases using ANSYS FLUENT V.14. At the result, it was found that the most design-effective case was case 4 with dimensions of 4.5 cm radius and 26 cm length of cylinder with a sphere of 6 cm radius in the valve. Pressure loss of three cases is between 0.70% and 6.48% when compared to case 1. However, 0.16% of pressure loss increased as the rotational speed of valve increased with 1 rad/s. Thus, at lower rotational speed, the case 4 was possibly optimal shape design due to the lowest pressure loss.

가스상의 체적분율과 압력강하는 기액이상류에 대한 이해와 예측에 있어서 매우 중요한 인자이다. 또한 그것들은 산업용 대용량의 열교환시스템 및 선박에 설치되는 보일러 및 냉동시스템의 설계에 있어서 필수적인 항목이다. 따라서 본 논문에서는 파이프의 모든 경사각도에서 기액이상류 가스상의 체적분율과 압력손실을 예측할 수 있는 이론적 해석 방법을 제시한다. 여기서의 이론적 해석은 2유체 층상류 모델을 기초로 하고 있다. 또한 이론적 해석결과와 기존의 실험결과와 비교한 결과에 대해서도 제시한다.

In this paper, the relationship between static pressure recovery and turbulent energy was presented in case of swirling flows into a conical diffuser. The distributions of turbulent energy in a diffuser sectional area were measured by a hot wire anemometer. The following conclusion can be drawn from the experiment. Diffuser loss is constituted by a dynamic pressure loss and total pressure loss. The static pressure recovery depends strongly on the total pressure loss. The static pressure recovery depends strongly on the total pressure loss, and the turbulent energy varies inversely as the static pressure recovery coefficient.

도시유역의 중·하류부에 주로 설치되는 4방향 합류맨홀에서 과부하 흐름에 의한 에너지 손실은 도심지 침수피해를 가중시키는 주요 원인이다. 과부하 4방향 합류맨홀에는 유입관의 유입조건에 따라 흐름 양상이 크게 변화되며, 중간맨홀 뿐만 아니라 3방향(T형) 합류맨홀의 흐름조건을 구성한다. 그러므로 유입관의 유입유량 변화에 따른 과부하 4방향 합류맨홀의 에너지 손실 변화 분석 및 손실계수 산정이 필요하다. 본 연구에서는 하수도시설기준을 준용하여 맨홀직경 및 관경을 1/5로 축소 한 수리실험 장치를 제작하였다. 과부하 사각형 4방향 합류맨홀에서 유입관의 유입유 량비 변화에 따른 손실계수를 산정하기 위하여 유입관(주 유입관 및 양측면 유입관)의 유입유량비를 10% 간격으로 변화시켜 다양한 유량조건(40 case)을 선정하였다. 실험 결과 중간맨홀에서 0.40의 가장 낮은 손실계수가, 90° 접합맨홀에서 1.58의 가장 높은 손실계수가 산정되었다. 또한 합류맨홀(T형, 4방향)의 경우 측면 유입유량이 한쪽으로 편향될수록 보다 큰 손실계수를 나타냈다. 유입관의 유입유량 조건 변화에 따른 손실계수를 산정하여 손실계수 범위도를 작도하였으며, 과부하 사각형 4방향 합류맨홀에서 모든 흐름조건을 고려할 수 있는 손실계수 산정식을 제시하였다. 제시된 산정식은 유입관의 유입유량이 변화하는 배수시스템의 설계 및 검증에 적용이 가능할 것으로 판단된다.