A Basic Study on Performance and Durability of an External Gear Pump Using Fluid–Structure Interaction

기존의 기어펌프 유동-구조 연성해석은 ANSYS와 같은 단일 플랫폼 내에서 해석을 함께 수행하는 방식이 일반적이었다. 본 연구에서는 펌프의 유동과 구조해석을 위해 특화된 별개의 상용 소프트웨어의 장점을 연계하여 기어펌프의 성능과 내구성을 효과적으로 평가할 수 있는 해석 방법론을 제안한다. 이를 위해 본 연구에서는 배제용적이 2.6 cc/rev인 외접 기어펌프를 대상으로 200 bar, 1500 rpm 작동 조건에서 유동-구조 연성해석을 수행하였다. 펌프 유동해석의 격자 품질과 해석 안정성 문제를 해결하기 위해 Simerics MP+의 구조화 격자와 비정합 격자 경계 처리법을 적용하여 정밀한 유동해석을 수행하였다. 이후, 도출된 압력 분포를 ANSYS의 경계 조건으로 활용하여 구조 및 피로해석을 수행하였다. 유동-구조 연성해석 결과, 평균 토출 유량은 약 3.41 L/min, 최대 등가응력은 약 38 MPa, 최대 변형량은 0.62129 μm로 각각 확인되었고, 피로 수명은 약 1,000,000 사이클 이상인 것으로 나타났다.