고온용 볼 밸브의 형상 최적화 (Shape Optimization of Ball Valve for High Temperature)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 18권 / 1호 / 15 ~ 20페이지
· 저자명 : 김남희, 변지훈, 이권희

초록

볼밸브는 밸브의 가운데 구멍이 뚫린 구 모양의 볼이 회전에 의해 구멍을 닫거나 열어 밸브를 개폐시킨다. 본 연구에서는 플랜트장치용 고온용 볼밸브에 관한 것으로써, 사용되는 유체는 고온의 스팀을 사용하는 볼밸브이다. 고온의 스팀을 유체로 사용함에 따라 볼밸브에 열응력이 발생하기 때문에 초기모델에서의 열-구조 연성해석을 실시하여 고온용 볼밸브의 구조적 안정성을 검토하였다. 검토한 결과 폴리테트라 플루오르에틸렌 재질의 시트에서 항복응력 이상의 값이 나타나였다. 본 연구에서는 시트의 최적화를 실시하여 항복응력 이내의 구조적 안정성을 찾고자 하였다. 시트의 최적화를 위해 2개의 형상설계 변수를 선정하였고, 최적화 과정 중에 설계요구조건으로 시트의 길이와 두께에 관련하여 기준을 고려하였다. 시트의 응력과 질량을 고려한 30개의 표본점을 만들어 최적화 과정을 진행하였으며, 최적화 기법으로서 크리깅 내삽법을 이용한 메타모델 최적화 방법을 적용하였다. 그 결과 항복응력 이내의 구조적 안전성을 만족하는 시트의 두께와 길이를 찾을 수 있었고, 이에 따른 개도별 유동해석을 실시하여 볼밸브의 성능지표를 나타내는 유량계수 값을 구하여 볼밸브의 성능을 검토하였다.

영어초록

The main purpose of the ball valve ball is to be moved by the rotation of the stem when fully open or completely closed. In this study the heat of the initial model, which used a structure interaction analysis technique, tried to examine the structural safety of the high temperature for the ball valve. In the initial model the stress of the exiting sheet was more than the yield strength. We selected two design shapes with variables of length and thickness for the optimization of the sheet. The Kriging interpolation method was applied to a meta-model-based optimization technique. As a result, it was possible to find a thickness and length for the sheet within the yield strength. This was done by measuring the value of the capacity coefficient of the valve and evaluating the performance of the ball valve.

참고자료

· 없음