자동차 도장 공정의 건조 성능 향상을 위한 수치해석 연구
A Numerical Simulation for the Improvement of the performance of an Automobile Paint Drying Process
- 주제(키워드) 자동차 도장 건조 공정 , 전산유체역학 , 고체-유체 복합 열전달 , 건조 성능 , 다중회전좌표계 , 흡열에너지
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 허남건
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000049687
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
최근 차량은 대량의 고품질/균질 생산의 생산라인에서 다양한 생산 공정을 거치면서 조립된다. 이러한 공정 중에서 차량 도장 건조 공정은 외관을 향상시키고 차량의 기계적, 화학적 성질을 개선시키는 매우 중요한 공정이다. 본 연구에서는 차량 도장 건조 공정의 건조 성능 향상을 위해, 다양한 작동조건 및 기하학적 인자에 따른 3차원 비정상상태의 차량 도장 공정 수치해석을 수행하였다. 차량 도장 건조 공정에서 사용하는 실제 차량을 적용하기 위해, 다면체 격자를 이용하여 복잡한 형상을 수치해석 도메인으로 구성하였다. 공정에서의 차량의 이동을 모사하기 위해, 움직이는 경계조건과 다중회전좌표계(MRF) 기법을 사용하였다. 다양한 수치해석 기법을 이용한 해석 방법에 검증을 위해, 차량의 표면에 온도를 실험 결과와 비교하였으며, 수치해석 결과의 타당성을 얻을 수 있었다. 검증된 수치해석 기법을 바탕으로 건조 설비의 성능 향상을 위해, 건조 공정의 다양한 작동조건으로 노즐의 수량/위치 변경, 차량 간격, 형상학적 조건에 따른 해석으로 건조로 형상/크기에 따른 수치해석을 수행하였다. 이러한 결과로 건조 공정에 대한 최적화를 수행할 수 있었으며, 최적화를 통해 생산성을 향상 시킬 수 있었다. 본 연구는 건조 공정에 대한 수치해석 기법 정립 및 건조 공정에 대한 최적화에 대한 자료로 활용 될 것으로 사료된다.
more초록/요약
Recently, automobiles are assembled form high-quality and homogeneous mass-production line by passing through various manufacturing processes. Among the automobile manufacturing processes, the automobile drying process is one of the most important processes to improve the appearance and to enhance mechanical and chemical properties of the exterior body. In the present study, three-dimensional transient numerical simulations for automobile paint drying process were carried out to improve the drying performance with various operating conditions and geometrical parameters. For application of complex geometry around an automobile, the polyhedral elements were used in the computational domain. In order to adopt the movement of automobile in a drying chamber, the techniques of moving boundary conditions and Multiple Reference Frames (MRF) were used. For the validation of the numerical method, the predicted temperatures from numerical results on the surface of the automobile were compared to the experimental data, and good agreements were achieved. With validated numerical procedure, parametric studies were also performed with various speeds of production line, corrected location and quantity of nozzles, various distances between automobiles and various shapes/sizes of the drying chamber. As the results, we achieved the optimized operating condition and improved the productivity of automobile drying process. The present study can be provided that the established numerical procedure for drying process and useful information of optimization of drying process.
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