오늘 다뤄볼 주제는 소형 전자장비의 "흐름 저항성"에 대한 것입니다. 우리 주변에서 유체는 눈에 보이지 않지만 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 자연스럽게 흐름이 생성됩니다. 설계 제품 내/외부에서 모두 존재하고, 장애물을 만나게 되면 압력변화에 의해 자연스럽게 돌아가는 유동장이 형성되게 됩니다.
상상해보면 그림처럼 구멍이 많은 타공판에 공기가 흐른다고 보면 열린 공간보다는 흐름이 원활하지 않을 것입니다. 저항에 의해 유체가 퍼지게 되는 양상이 나오게 되고, 이러한 효과를 이용해 설계에서 균일도를 향상하거나 흐름을 제어하기 위해서 저항체를 빈번하게 사용하게 됩니다.
제품 설계시 유체 흐름에 대한 저항성을 왜 고려할까요?
유체 흐름에 대한 저항성을 다양한 설계에서 활용하게 됩니다. 기본적으로 유체는 압력의 편차에 의해 흐름이 결정되고, 장애물을 만나게 되면 압력 편차에 의해 돌아가는 흐름이 생기게 됩니다. 열린 공간보다 장애물이 있는 공간에서는 저항성이 크게 걸리고, 더 많은 구조체의 면적과 접촉하는 효과를 볼 수 있습니다.
예를 들어 필터를 통한 먼지제거를 한다면 기체 자체가 필터와 많이 닿아 여과되는 용도로 사용하기도 하지만, 좀더 효율적으로 사용하기 위해서는 공급되는 유체가 균일하게 들어와 한쪽으로 먼지가 집중되지 않도록 하는 것도 매우 중요한 역할을 합니다. 이러한 효과를 만들어 주기 위해 흐름이 좀더 퍼질 수 있도록 타공판과 같은 저항체를 만들어주거나, 가이드 베인과 같이 유체의 흐름을 도와주는 구조물을 추가하게 됩니다.
설계제품에서도 내부의 유체흐름을 균일하게 하기 위해서 타공판을 추가하거나, 좀더 많은 구조체와 반응을 만들기 위해 배치를 하는 등 다양하게 활용하고 있으며, 유체흐름 변화에 따라 먼지 입자나 온도 냉각의 효과가 매우 크게 달라질 수 있으므로 주의해서 결과를 분석하고 최적화된 흐름을 만들어 주는게 중요합니다.
저항체를 포함한 유동해석 고려사항은 어떤 것인가?
유체흐름에 대한 저항은 크게 관성저항과 점성저항으로 구분해볼 수 있습니다. 관성저항의 경우 석탄 블록, 타공판, 그릴벽면 등과 같이 통과하는 유체의 흐름 자체에 대한 저항성을 위주로 확인하게 되고, 점성저항의 경우 필터, 스펀지 등과 같이 포화된 유체가 통과될 경우 발생하는 저항성(Darcy's Law)을 이야기 합니다. 유체흐름의 저항성을 일반적으로 속도별 입력손실값을 계산해서 변화되는 2차곡선의 추세선을 통해 손쉽게 계산할 수 있습니다. 실험값이 없는 경우 반복되는 형상 배열을 가지고 단위모델에 대한 유동해석으로 속도별 압력손실값을 계산하여 적용할 수 있습니다. 저항값에 대해 계산이 완료되면 어떤 위치에
😥 미리 보기는 여기까지!
내용을 이어서 보고 싶다면,
아래 정보를 입력해 주세요.
