유압 관로 내 유체의 파속 계측법 및 그 응용에 관한 연구
- Abstract
- The hydraulic system generally comprises hydraulic devices such as hydraulic pumps, valves, and actuators, and hydraulic lines interconnecting them. Most of the noise and vibration of the hydraulic system are the fluid propagation noise due to the pressure pulsation generated in the hydraulic line by the flow and pressure pulsation of the hydraulic pump. In order to effectively reduce fluid propagation noise in the hydraulic system, it is essential to understand the discharge flow pulsation of the hydraulic pump, which is the cause of the pressure pulsation, and the pressure pulsation transmission characteristics of the hydraulic pressure line, which is the transmission system of the fluid vibration and noise. Therefore, if an accurate mathematical model of the hydraulic pipeline is established, it will be possible to accurately simulate the reduction of noise and vibration and the propagation characteristics of pressure pulsation due to various design parameters of the hydraulic pipeline. One of the main parameters for analyzing the pressure pulsation transfer characteristics of the hydraulic pipeline is the wave speed of the fluid in the pipeline.
Many researchers have proposed a method for precisely measuring the wave speed of a fluid in a hydraulic pipeline. For metal pipelines with small radial deformation of the outer wall due to fluid pressure in the pipeline, the measuring method has been proposed and is currently used as ISO standard. However, the proposed measuring method of the wave speed of a fluid in a metal pipe has a disadvantage in that it is inconvenient to use because of its complicated test method and calculation formula. There is no internationally known measuring method for the wave speed of a fluid in a viscoelastic pipe having many radial deformation of the outer wall due to the pressure of a fluid in a pipe. Therefore, it is difficult to accurately predict the pressure pulsation transfer characteristics of hydraulic pipelines including viscoelastic pipelines.
In this paper, the author proposes a much simpler measuring method of wave speed than the conventional measuring method which can be used not only in metal pipelines but also in viscoelastic pipelines. Also, a new method for easily modeling the viscoelastic pipelines using the wave speed measuring data of a fluid in the viscoelastic pipelines, which reflect both the viscoelastic properties of the pipelines wall and the elasticity of the fluid, is proposed and validated. By applying the proposed measuring method for wave speed, the pressure pulsation attenuation characteristics of the resonator hose for automobile are analyzed with high precision. In addition, a method of evaluating the pressure pulsation transfer characteristics of the hydraulic piping system including the chambers is proposed by considering the chambers in the hydraulic piping as equivalent metal pipelines and calculating the equivalent length.
- Issued Date
- 2019
- Awarded Date
- 2019. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 메카트로닉스공학협동과정
- Advisor
- 이일영
- Table Of Contents
- 1. 서론 1
1.1. 연구 배경 2
1.2. 연구 목적 5
2. 금속 관로 내 유체의 파속 계측법에 관한 연구 7
2.1. 금속 관로 내 유체의 파속 계측법에 관한 기존 연구 사례 고찰 9
2.1.1. 3점 압력 계측법 9
2.1.2. 반공진법 12
2.2. 새로운 파속 계측법의 제안 : 주파수 계열 금속 관로 내 유체의 파속 계측법 14
2.2.1. 실험 장치의 구성 14
2.2.2. 파속 계산을 위한 이론적 배경 16
2.2.3. 주파수 계열 금속 관로 내 유체의 파속 계측 결과 18
3. 점탄성 관로 내 유체의 파속 계측법에 관한 연구 21
3.1. 점탄성 관로 내 유체의 파속 계측법에 관한 기존 연구 사례 고찰 23
3.1.1. 4점 압력 계측법 23
3.2. 새로운 파속 계측법의 제안 : 주파수 계열 점탄성 관로 내 유체의 파속 계측법 28
3.2.1. 실험 장치의 구성 28
3.2.2. 파속 계산을 위한 이론적 배경 30
3.2.3. 주파수 계열 점탄성 관로 내 유체의 파속 계측 결과 32
4. 점탄성 관로의 수학적 모델 기법 35
4.1. 전달 매트릭스법에 의한 점탄성 관로의 수학 모델 37
4.2. 점탄성 관로의 관로벽 모델의 특성 파라미터 유도 39
4.2.1. 3인자 모델 40
4.2.2. 5인자 모델 43
4.3. 유전 알고리즘을 이용한 점탄성 관로의 관로벽 모델의 특성 파라미터 평가 45
4.3.1. 시행착오법에 의한 3인자 관로벽 모델의 특성 파라미터 평가 45
4.3.2. 유전알고리즘을 통한 3인자, 5인자 관로벽 모델의 특성 파라미터 평가 47
4.4.주파수 계열 파속 계측 데이터를 이용한 점탄성 관로 모델 기법 51
5. 자동차용 레저네이터 호스의 맥동 전파 특성 해석 기법 54
5.1. 레저네이터 호스의 맥동 감쇠 원리 56
5.2. 레저네이터 호스의 기본 구조 및 수학 모델 58
5.2.1. 관로 분기부에서의 유동의 전달 매트릭스 표시 60
5.2.2. 이중관부의 전달 매트릭스 표시 63
5.3. 레저네이터 호스의 맥동 전파 특성 해석 기법 65
5.4. 레저네이터 호스의 주요 물리량 계측 67
5.4.1. 나선형 금속관 내 유체의 유동 특성 67
5.4.1.1. 나선형 금속관의 정상상태 압력 손실 67
5.4.1.2. 나선형 금속관의 관로벽을 통한 누설 실험 71
5.4.1.3. 나선형 금속관 내 유체의 파속 계측 73
5.4.2. 단일 고압호스 내 유체의 파속 계측 75
5.4.3. 이중관부에서의 파속 계측 76
5.5. 레저네이터 호스의 맥동 감쇠 특성 해석 78
5.5.1. 유압 관로계의 맥동 감쇠 특성 평가법 78
5.5.2. 레저네이터 호스의 맥동 감쇠 특성 평가 79
5.5.2.1. 순방향 레저네이터 호스의 맥동 감쇠 특성 81
5.5.2.2. 역방향 레저네이터 호스의 맥동 감쇠 특성 83
6. 체적 요소를 포함한 관로계의 맥동 전파 특성 해석 기법 85
6.1. 체적 요소를 포함한 관로계의 수학 모델 87
6.2. 체적 요소의 등가 길이 계산법 검증 90
6.3. 체적 요소의 등가 길이 계산법 응용 : 펌프 토출구의 등가 길이 계산 92
7.결론 95
참고문헌 98
부록 100
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- Doctor
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- 대학원 > 메카트로닉스공학협동과정
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