무인이동체 매개변수 기반 형상 유동해석자동화 프레임워크 구성 무인이동체 매개변수 기반 형상 자동화 프레임워크에서 생성된 CAD 파일을 이용하여, 격자 생성과 유동해석의 자동화 모듈을 개발하였습니다. CFD 해석은 넥스트폼이 개발한 OpenFOAM 기반 솔버를 사용합니다. 프로펠러의 회전은 actuator disk 모델을 사용하여 짧은 시간에 결과를 얻을 수 있도록 하였습니다. 형상 파일은 propeller, boom, fuselage, spinner, motor, carnard, wing 등으로 구성되는데 각 부분들에 대해 표면격자 크기 및 featur 해석 조건은 excel 파일에서 비행조건(속도, 받음각, 옆미끄럼각), Actuator disk 적용을 위한 로터 특성(Cp, Ct, lift direction), 계산조건(반복계 격자생성 – 유동해석 – 후처리의 전과정은 하나의 파이썬 스크립트로 실행됩니다.
공지
캐비테이션 해석
캐비테이션 해석 캐비테이션(Cavitation) 현상은 유체의 속도 변화에 의한 압력의 변화로 인해 유체 내부에서 상변화가 발생하는 현상입니다. 유체의 속도가 높아지면 액체의 압력이 낮아지는데 이 때 압력이 포화증기압 이하로 낮아지면 액체 내에 증기 기포가 발생합니다. 캐비테이션 현상은 관내 유동에 서 노즐이나 밸브 등과 같이 유속이 크게 변하는 영역이나, 펌프, 프로펠러 등과 같이 운동하는 물체 주위에서 많이 나타납니다. 발생된 기포가 소멸할 때 소음이나 진동이 발생하고 벽에 부딪히면 침식의 원인이 되기 때문에 공동현상의 수치적 모사는 여러 분야에서 많은 관심을 갖고 있습니다. 전산유체역학으로 캐비테이션 현상을 해석할 때 VOF 이상유동 해석과 동일한 지배방정식과 수치해석 알고리즘을 사용합니다. 여기에 상변화의 영향을 고려하기 위해 질량분율에 대한 방정식을 추가하고 질량과 물성값의 변화 및 중력의 영향을 처리해 주어야 합니다. 넥스트폼은 단상 비압축성유동 및 열전달 해석에서 OpenFOAM 성능 개선을 위해 NextFOAM을 개발하여 공개하였습니다. NextFOAM의 알고리즘 및 라이브러리들을 바탕으로 정상상태 및 비정상상태의 캐비테이션 현상을 모사할 수 있는 해석자를 개발하였습니다.
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수치지형도 이용한 CFD전처리자동화 &오염물질 확산 시뮬레이션
수치지형도 이용한 CFD전처리자동화 & 오염물질 확산 시뮬레이션 전산유체역학(CFD)을 이용하여 오염물 확산을 분석하기 위해, 수치지형도를 이용하여 형상과 격자를 생성하는 전처리 과정을 자동화했습니다. 모든 과정은 오픈소스 소프트웨어를 이용하여 수행되었으며, 개발된 소프트웨어를 활용한 분석 사례들을 제시합니다. 전처리 과정은 지형 및 건물 정보를 불러오고, 3차원 형상을 만들고, 격자를 구성하는 단계로 구성됩니다. 형상 정보 : 국토지리정보원에서 API 형식으로 제공하는 수치지형도는 지리 정보 시스템(GIS)의 표준 형식을 따릅니다. 오픈소스 QGIS 프로그램용 Python 라이브러리인 Os 지형 형상 생성 수치지형도에서 3차원 표면 격자를 생성하기 위해 다음 단계를 수행합니다. 등고선 데이터 불러오기
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디스펜싱 유동해석 기술 개발
디스펜싱 유동해석 기술 개발 디스펜싱 공정을 해석하기 위한 솔버를 개발하고 검증하였습니다. 다상유동 해석은 VOF 기법을, 노즐의 이동은 overset 기법을 사용하였습니다. 개발 항목들은 다음과 같습니다. 가변 점도 물성 모델링, 온도에 따른 점도 모델 구현 : 비뉴턴유체 해석을 위해 Arrhenius type power law를 사용하여 온도에 따른 점도 모델을 구현벽면의 중력
무인이동체 매개변수 기반 형상 자동화 프레임워크에서 생성된 CAD 파일을 이용하여, 격자 생성과 유동해석의 자동화 모듈을 개발하였습니다.
CFD 해석은 넥스트폼이 개발한 OpenFOAM 기반 솔버를 사용합니다. 프로펠러의 회전은 actuator disk 모델을 사용하여 짧은 시간에 결과를 얻을 수 있도록 하였습니다.
형상 파일은 propeller, boom, fuselage, spinner, motor, carnard, wing 등으로 구성되는데 각 부분들에 대해 표면격자 크기 및 featur
해석 조건은 excel 파일에서 비행조건(속도, 받음각, 옆미끄럼각), Actuator disk 적용을 위한 로터 특성(Cp, Ct, lift direction), 계산조건(반복계
격자생성 – 유동해석 – 후처리의 전과정은 하나의 파이썬 스크립트로 실행됩니다.
캐비테이션(Cavitation) 현상은 유체의 속도 변화에 의한 압력의 변화로 인해 유체 내부에서 상변화가 발생하는 현상입니다.
유체의 속도가 높아지면 액체의 압력이 낮아지는데 이 때 압력이 포화증기압 이하로 낮아지면 액체 내에 증기 기포가 발생합니다.
캐비테이션 현상은 관내 유동에 서 노즐이나 밸브 등과 같이 유속이 크게 변하는 영역이나, 펌프, 프로펠러 등과 같이 운동하는 물체 주위에서 많이 나타납니다.
발생된 기포가 소멸할 때 소음이나 진동이 발생하고 벽에 부딪히면 침식의 원인이 되기 때문에 공동현상의 수치적 모사는 여러 분야에서 많은 관심을 갖고 있습니다.
전산유체역학으로 캐비테이션 현상을 해석할 때 VOF 이상유동 해석과 동일한 지배방정식과 수치해석 알고리즘을 사용합니다.
여기에 상변화의 영향을 고려하기 위해 질량분율에 대한 방정식을 추가하고 질량과 물성값의 변화 및 중력의 영향을 처리해 주어야 합니다.
넥스트폼은 단상 비압축성유동 및 열전달 해석에서 OpenFOAM 성능 개선을 위해 NextFOAM을 개발하여 공개하였습니다.
NextFOAM의 알고리즘 및 라이브러리들을 바탕으로 정상상태 및 비정상상태의 캐비테이션 현상을 모사할 수 있는 해석자를 개발하였습니다.
오염물질 확산 시뮬레이션
전산유체역학(CFD)을 이용하여 오염물 확산을 분석하기 위해, 수치지형도를 이용하여 형상과 격자를 생성하는 전처리 과정을 자동화했습니다.
모든 과정은 오픈소스 소프트웨어를 이용하여 수행되었으며, 개발된 소프트웨어를 활용한 분석 사례들을 제시합니다.
전처리 과정은 지형 및 건물 정보를 불러오고, 3차원 형상을 만들고, 격자를 구성하는 단계로 구성됩니다.
형상 정보 : 국토지리정보원에서 API 형식으로 제공하는 수치지형도는 지리 정보 시스템(GIS)의 표준 형식을 따릅니다. 오픈소스 QGIS 프로그램용 Python 라이브러리인 Os
지형 형상 생성
수치지형도에서 3차원 표면 격자를 생성하기 위해 다음 단계를 수행합니다.
등고선 데이터 불러오기
디스펜싱 공정을 해석하기 위한 솔버를 개발하고 검증하였습니다. 다상유동 해석은 VOF 기법을, 노즐의 이동은 overset 기법을 사용하였습니다.
개발 항목들은 다음과 같습니다.
가변 점도 물성 모델링, 온도에 따른 점도 모델 구현 : 비뉴턴유체 해석을 위해 Arrhenius type power law를 사용하여 온도에 따른 점도 모델을 구현벽면의 중력