가변적인 입구 유동 조건에서 오리피스 유량계의 CFD 기반 불확실도 정량화

Abstract

펌프 가동중시험 수행 시 차압식 유량계에 지시된 시험 유량에서 차압을 측정한 후 해당 차압 크기가 규제 요건에 제시된 허용 기준을 만족하는지 여부를 확인한다. 따라서 평판 오리피스 유량계와 같은 차압식 유량계가 다양한 설치 환경과 광범위한 운전 조건에서 정확한 유량을 제공하는지 여부를 확인하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 불확실도 정량화기법인 point collocation non-intrusive polynomial chaos를 전산유동해석에 적용하여 오리피스 유량계의 운전 조건이 확률적으로 변할 때 예측되는 응답을 계산하였다. 랜덤 입력 변수들에 대한 민감도 분석을 통해 유체 온도와 입구 속도가 난류 강도에 비해 유출계수에 큰 영향을 미쳤음을 확인하였다.

When performing pump in-service testing, it is required to measure the differential pressure at the test flow rate indicated on the differential pressure type flowmeter and check whether the corresponding differential pressure magnitude satisfies the acceptance criteria. Therefore, it is essential to confirm whether a differential pressure type flowmeter, such as a flat orifice flowmeter, guarantees the correct flow rate under various installation environments and broad operating conditions. In this study, the predicted response was calculated when the operating conditions of the orifice flowmeter change stochastically by applying the uncertainty quantification technique, point collocation non-intrusive polynomial chaos, to the computational flow analysis. Through sensitivity analysis of random input variables, it was confirmed that the fluid temperature and inlet velocity significantly affected on the discharge coefficient compared to the turbulence intensity.