1. 서 론
2. 머드의 비뉴턴유체 특성과 배플 최적설계
2.1 머드의 비뉴턴유체 특성
2.2 배플 설계인자
2.3 기포-머드 및 머드-배플 체류시간
2.4 기포상승속도
2.5 배플 최적경사각
3. 수치해석
3.1 지배방정식 및 수치해석 모델
3.2 해석조건
3.2.1 해석조건
3.2.2 해석형상 및 경계조건
3.2.3 격자생성
4. 수치해석 결과 및 최적화
4.1 해석결과
4.1.1 머드체적분율 및 머드두께
4.1.2 머드속도 및 점도
4.2 최적화 결과
4.2.1 배플경사각별 기포상승속도 및 기포-머드 체류시간
4.2.2 배플 최적경사각
4.3 결과 검증
5. 결 론
(1) 디개서 내부의 정확한 유동특성을 파악하고자 비뉴턴유체 특성을 갖는 머드를 적용하여 세가지 다른 배플경사각에 대한 디개서 내부 CFD해석을 수행하여 배플경사면을 흐르는 머드의 점도, 속도 및 두께를 구하였다.
(2) CFD 해석결과를 통해 배플경사각이 클수록 머드의 평균속도가 증가함을 확인하였다. 하지만, 머드평균속도의 증가에도 불구하고 배플경사면 길이가 경사각에 따라 다르기에 머드의 배플 체류시간은 경사각에 따라 비례하지 않았다.
(3) 머드점성계수는 경사각이 클수록 감소하였고, 이에 따라 포집기포의 상승속도는 비례하여 증가하였다. 또한, 배플에서의 머드두께도 경사각이 클수록 얇아졌다.
(4) 경사각이 클수록 머드두께는 얇아졌고 기포상승속도는 증가하였기에 포집기포의 머드 내 체류시간 (탈출시간)은 단축되었다.
(5) 세가지 배플경사각에 대하여 포집기포의 크기에 따른 머드 내 체류시간을 계산하였고, 이를 머드의 배플 체류시간과 비교하여 경사각에 따른 분리가능한 기포크기를 구하였다. 여기에 2차원 보간법을 적용하여 분리 가능한 포집기포의 크기가 최소화 되는 최적경사각을 도출하였다.
(6) 도출한 최적경사각에 대한 CFD 해석을 수행하여 해석값과 도출값을 비교하였다. 이를 통하여 정확한 최적경사각을 도출하기 위해서는 충분한 표본값을 확보해야함을 알 수 있었다.