다양한 유체가 혼합되는 시스템은 화학, 에너지, 환경 등 여러 산업 분야에서 흔히 일어나는 현상 중 하나입니다.

페인트 생산을 위한 여러 색소와 용매의 혼합, 연료 시스템에서 연료와 산화제의 혼합, 송유관 시스템의 연료 전환 등 여러 산업 분야에서 활용됩니다.

Simcenter Flomaster는 system 내에서 여러 유체의 혼합을 해석하는 Multi-Fluid simulation이 가능합니다.

 

Simcenter Flomaster는 homogeneous modeling approach을 사용하여 유사 특성을 가진 유체들의 혼합를 해석할 수 있습니다.

이때, 유사 특성은 물과 기름, 공기와 이산화탄소와 같이 유체의 상을 의미합니다.

공기와 물과 같이 유체의 상이 다른 경우, priming simulation 또는 2 phase simulation을 통해 해석할 수 있습니다.

<Multi-Fluid simulation 주요 사항>

1. 혼합 유체의 농도 결과는 node의 Concentration에 저장됩니다.

2. 압력구배에 따라 유체가 mixing되고 전파됩니다.

3. liquid mixing에는 mass fraction, gas mixing에는 mole fraction이 사용됩니다.

4. 혼합 유체 구성과 그 농도 보존 및 이류는 파이프에서 계산됩니다.

5. 혼합 유체의 물성은 구성 요소와 농도를 기반으로 평가됩니다.

 

아래 모델은 송유관 시스템의 연료 전환의 예시로, 서로 다른 3가지 연료가 전환될 때, 시간과 위치에 따른 연료 비를 보여줍니다.

이를 통해, 압력 구배에서 각 연료들이 어떻게 혼합되고, 전환 시 과도기 시점과 전환 완료 시점 등의 운전 조건을 확인할 수 있습니다.