선박용 엔진에서 배기가스 재순환에 의한 소기 특성 예측을 위한 수치해석

Abstract

배기가스 재순환 시스템이 적용된 선박용 2행정 엔진의 소기 특성을 예측하기 위한 빠른 수치해석적 방법을 제안하고자 한다. 동적 격자를 이용한 연소실 모델링을 사용자 정의 함수를 적용하고 격자 수를 감소시킨 단순화 모델링으로 대체하였으며, 전산유체역학을 이용한 수치해석과 실험 데이터 간의 시간 간격을 일치시키기 위한 시간 동기화 알고리즘을 도입하여 계산 시간을 수 분 이내로 단축하였다. 수치해석 결과를 실험 결과와 비교한 결과, 최대폭발압력과 최대압축압력은 각각 4.60%와 0.98% 이내의 오차로 타당한 결과가 나타났다. 또한 소기 온도, 소기 압력 및 역류압에 대해서도 부하 조건에 따른 실험 결과의 경향을 재현할 수 있었다. 일부 특정 부하 조건에서 편차가 나타났으나, 이 연구에서 제안한 방법은 배기가스 재순환 조건에서의 소기 거동과 실린더 압력을 타당하게 예측할 수 있음을 확인하였으며, 향후 배기가스 재순환과 엔진 매칭 및 질소산화물 배출 예측 기법을 개발하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.