심해저 광물자원 양광시스템에서 버퍼시스템 유동해석
The Flow Analysis of Buffer System in Lifting System of Deep-sea Manganese Nodules
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초록
본 연구에서는 심해저 광물자원 개발을 위해 사용되는 양광시스템에서 버퍼시스템을 설계하고 전산해석을수행하였다. 저장탱크와 유연관 및 출구관을 가지는 버퍼시스템 격자모델을 형성화하였고 버퍼시스템 내에서의 망간단괴와 해수의 유동을 해석하였다. 유연관로부터 저장탱크로 유입된 유체는 압력이 감소되면서 좌우 대칭의 순환류가 발생하였고 출구관을 통해 배출되면서 압력이 상승하였다. 이러한 결과는 버퍼시스템 설계제작에서 중요한 사실을 제공한다. 먼저, 탱크 내에서의 순환유동은 압력손실로 이어지기 때문에 이러한 주 유동을 축소하거나 제거할수 있는 탱크의 설계가 필요하다. 또한 출구관에서의 압력손실은 벽면과의 마찰로 의한 에너지 손실 때문에 발생되며이는 유동속도가 감소시키고 궁극적으로 망간단괴의 유동을 방해하므로 실제 탱크제작 및 현장가동 시에는 이러한문제요소들을 반영하여 설계해야 한다.
Abstract
In this study buffer system was designed for the development of the lifting system of deep-sea mineral resources, and computational fluid dynamic(CFD) simulation was performed. Firstly, grid model of buffer system having storage tank, flexible hoses, and outlet pipes were made. Then simulations of pressure and velocity distribution were conducted according to fluid flow in the buffer system. The mixture fluid from flexible hoses to the storage tank shows symmetrically circulating flow pattern with pressure drop and the pressure rises again at the exit of the tank. The results present important facts for manufacturing a buffer system. Design of tank will be required to reduce or remove circulation due to pressure loss by circulation flow in tank. Pressure loss from outlet pipe is caused due to energy loss by wall friction, and it will reduce flow velocity and disturb flow of manganese nodules.
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