비정상 전산유체해석을 통한 Windshield Spray Nozzle의 유동 특성 상관관계

Correlation Among the Flow Characteristics of Windshield Spray Nozzle through Unsteady Computational Fluid Analysis

In this study, we are studied the unsteady flow characteristics of Windshield spray nozzles. Most windshield spray nozzles are designed with experience because they are very small in size and sensitive to minor design parameter changes. Therefore, This study aims to confirm the correlation of internal flow characteristics, principle of crossflow, frequency and injection angle through geometric changes. This is achieved by performing reverse engineering of nozzles and setting design variables. After that, the design variables were selected to be the feedback channel straight length, the width of the inlet wedge, and the thickness of the mixing chamber. Through the entire analyses, the internal flow was confirmed to be oscillated by the Coanda effect. As a result of the design variables, it was found that the change in the linear length of the feedback channel affects the frequency, and the change in the inlet wedge width affects both the frequency and the injection angle. Also, through the mixing chamber thickness, the volume increase was found to be an unnecessary factor for nozzle performance. These results are used as basic design data in all shapes with oscillation characteristics. In addition, this study is expected to be used as a basic research on the development and design of windshield spray nozzle.

본 연구에서는 Windshield 스프레이 노즐의 비정상 상태 유동 특성에 대해 연구하였다. 대부분의 Windshield 스프레이 노즐은 크기가 매우 작고 사소한 설계 매개 변수 변겨에도 민감하기 때문에 경험을 바탕으로 설계 되어진다. 따라서, 본 연구는 노즐의 설계변경을 통한 내부유동특성, 교차유동의 원리, 주파수 및 분사각도의 상관관계를 확인하는 것을 목적으로 하였다. 노즐의 리버스 엔지니어링을 수행하고 설계 변수를 설정하였다. 그 후에, 설계변수는 Feedback channel의 straight length, Inlet wedge width 및 Mixing chamber thickness로 선정하였다. 전체 해석을 통해, 내부유동은 코안다 효과에 의해 진동하는 것을 확인하였다. 설계변수의 결과에 따라, Feedback channel의 straight length 변화는 주파수에 영향을 미치고 Inlet wedge width의 변화는 주파수와 분사각 모두에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, Mixing chamber thickness를 통해 부피증가가 노즐성능에 불필요한 요인임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 진동 특성이 있는 모든 형상에서 기본 설계 데이터로 사용 될 것이다. 또한, 본 연구는 Windshield 스프레이 노즐의 개발 및 설계에 대한 기초 연구로 활용 될 수 있을 것으로 사료된다.