• Imcompressible Transient 시 유체 유동에 의해 발생된 힘이 파이프에 전달되게 된다.
• 이 힘은 보통 유동 흐름이 변할 때 파이프 끝단에 전달되게 되며 힘의 크기에 따라 안전한 파이프 지지대 설치가 요구 된다.
• 따라서 FloMASTER는 유동 해석 시 그 힘을 계산해 주는 기능을 보유하고 있다. (“Incompressible Hydrodynamic Force의 계산” Tech note 참고)
• 그 힘을 명칭하는 여러 단어가 있지만 이 문서에서는 “Surge Force”라 칭하겠다.

• FloMASTER에서 Surge Force를 계산하기 위해서 몇 가지 가정이 필요하며 다음과 같다.

① 파이프 양 끝단의Bend 각도가 90도 일 때 가장 최악의 조건으로 가정한다. ② 파이프 양 끝단의 압력은 동일하다. (P1 = P2)
③ Bend 에서의 유체 모멘텀은 파이프와 비교했을 때 적은 양이므로 무시한다.

• 위과 같이 가정 되었을 때 아래의 Equation에 의해 계산되어 진다.
• 대부분 힘의 크기는 압력차에 의한 계산값이 지배적이지만 운동 모덴텀과 유동의 마찰의 힘에 의해서도 발생한다.

① Momentum : 운동량의 방향변화에 발생된 힘 ② Friction :구간의 배관 내부의 압력손실에 의해 발생된 힘
③ Pressure : 구간의 압력차에 의해 발생된 힘

• 예제 목적

① Surge force가 어떻게 계산되어 결과로 나오는지 알아본다.
② 각 파이프 길이에 따라 Force가 어떻게 다른지 알아본다.

• 직경이 1000mm인 높이와 길이가 다른 파이프가 설치되어 있다.
• 일정한 유량이 흐를 때 밸브 폐쇄를 10초 동안 진행한다.

• 결과 ① 시스템의 전체 Pressure Drop이 아닌 각 파이프 구간의 Pressure Drop에 의해 계산되며 그 차이는 아래 그림과 같다.
  ② 길이가 길수록 파이프에 전달되는 Surge force는 크다.