소형 카트리지 3D 프린팅 열교환기

업계 최고의 성능을 제공하는 소형 카트리지 열교환기 제작

우리의 의도는 이 열교환기의 소형 카트리지 설계가 고객에게 기존 HX 설계 프로토콜로는 불가능했던 탁월한 수준의 맞춤화와 서비스 가능성을 제공할 수 있다는 것을 증명하는 것이었습니다. 또한 적층 제조 기술을 사용하여 카트리지를 생산하면 고객에게 더 비용 효율적인 결과를 가져올 수 있다는 것을 입증하고 싶었습니다.

특히 기어박스의 오일 냉각 애플리케이션을 위해 카트리지 HX를 개발했지만, 그 과정에서 카트리지 설계가 다른 상황에도 저렴한 가격대로 적용될 수 있음을 입증했습니다.

전산 유체 역학 활용을 통한 세분화 기능 향상

시뮬레이션 과정에서 두 가지 주요 과제가 있었습니다. 첫째, 선택한 코어 형상이 압력 강하를 최소화하면서 열 전달을 극대화하는 성능을 발휘하는지 확인하는 것이었습니다. 둘째, 펌핑 요구 사항을 계산할 때 매니폴드의 영향을 정확하게 고려하는 것이었습니다.

핵심 지오메트리 성능

초기 지오메트리는 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션을 수행하는 데 사용되었습니다. 이를 통해 HX 코어와 관련된 열전달률과 압력 손실을 더 잘 추정할 수 있었습니다. 이 작업은 CFD 시뮬레이션을 위해 특별히 최적화된 사내 고성능 컴퓨팅 클러스터에서 Ansys Fluent를 사용하여 수행되었습니다.

메시화는 CFD 프로세스에서 필수적인 단계입니다. 모든 고체 및 유체 영역이 수치 해를 구할 수 있는 수많은 작은 영역으로 나뉘는 곳입니다. 결과의 안정성과 정확성을 보장하려면 좋은 품질의 메시가 필요합니다. 메쉬는 표준 메시 제작 방식을 기반으로 생성되었습니다. 인플레이션 레이어는 미끄럼 방지 벽에 구축되었으며, 크기 제어를 통해 우수한 메시 메트릭을 보장했습니다.

시뮬레이션에는 적절하게 스케일링된 경계 조건이 사용되었습니다. 또한 온도, 압력 및 속도의 다양한 윤곽과 벡터를 생성하여 핵심 성능을 보다 심도 있게 평가했습니다. 이러한 CFD 시뮬레이션을 통해 스프레드시트 계산으로는 얻을 수 없었던 성능에 대한 인사이트를 얻을 수 있었습니다.

다양한 영향

매니폴드는 유체 입구 스트림을 수용한 다음 열교환기의 코어를 통과하여 출구 유체 스트림으로 보내는 데 필요합니다. 매니폴드는 열교환기를 통한 유체 압력 손실에 추가되므로 펌핑 요구 사항을 계산할 때 이를 고려해야 합니다.

유니티의 CFD 엔지니어는 매니폴딩과 관련된 압력 강하와 이로 인한 영향을 평가하기 위해 다공성 매체 모델링을 수행했습니다.