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초록

본 연구에서는 대용량 유수 분리 시스템의 균등한 유량 분배를 위한 배관 설계를 최적화하기 위해 ANSYS 기반의 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구의 주요 목표는 다양한 입·출구 배치 방식과 밸브 조절 기법을 적용하여 유량 분배의 균일성을 평가하고, 이를 통해 최적화된 배관 구조를 설계하는 것이다. 이를 위해 정상상태(Steady-State) 및 비정상상태(Unsteady-State) 유동 해석을 수행하였으며, 제어변수를 설정한 각 설계가 유량 분배 성능에 미치는 영향을 면밀히 분석하였다. 기존 Base Model과 비교할 때 Reverse Model이 입구 유속을 효과적으로 감소시켜 보다 균등한 유량 분배 성능을 보이는 것으로 확인되었다. 추가적으로 Ball-Valve를 활용한 정밀한 유량 조절 기법을 적용함으로써 보다 향상된 균등 분배 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 제안한 최적화된 배관 설계는 대용량 유체 시스템에서 발생하는 불균형한 유량 분배 문제를 해결하는 데 중요한 기여를 할 수 있으며, 산업 현장에서의 활용 가능성을 높인다. 향후 연구에서는 실험 검증과 3D 비정상 시뮬레이션을 통해 후속 연구를 진행할 예정이다.

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