'Ansys Workbench CFD'독학 제7편입니다.
지난 6편에서는, 불러온 격자('Mesh')의 'Solver'별 설정에 대한 기준을 얘기 했고
최종적으로 제가 해석을 위해서 선택한 'Solver'가 무엇인지 확립하고 마무리했습니다.
이 글을 작성하기 전에 6편을 보고 왔는데요
참 적은 기능에 대해서도 이렇게 공부하고 알아야 할 점들이 많은데
오늘 얘기할 부분과 앞으로 나아가야 할 진도들은 또 얼마나 길고 복잡할지 가늠이 잘 안 되네요.
하지만, 저는 요리 아니, 해석을 위해서 칼을 뽑았기 때문에 뭐라도 썰 생각입니다.
부디 썰어야 할 대상이 제 멘탈이 아니길 바랄 뿐이죠.
이번 포스팅에서는 바로 아래 사진에 있듯이 'Setup'에서의 초기 2단계 'Models & Materials'에 대한 설정 방법을
다룰 겁니다.
사진에 나타나 있는 'Models'는 겉보기엔 별거 없어보이지만
이 놈은 몸을 한껏 웅크리고 있는 포식자와도 같죠.
제가 피식자구요.
피식피식 히히.. 죄송합니다 이미 제 멘탈이 썰렸나 봅니다.
아무튼, 위 사진을 보시면 'Models'에는 11개의 기능이 있는데요
하나씩 확인해 보도록 하겠습니다.
Step. 1 [Models 기능 확인 및 설정]
1. 'Multiphase' (다상 유동)
: 위 모델은 예시를 통해서 설명하는 게 간단할 것 같습니다.
물에 공기 방울이나 기름과 물이 섞이는 상황과 같이 다상의 유동인 경우를 고려할 시 적용하는 모델이라고 보시면 됩니다.
딱 보기에도 어려워 보이죠? 저도 어려워요
2.'Energy' (에너지 방정식)
: 에너지 방정식은 유체의 온도 변화 혹은 열전달을 중요시 고려할 때 사용하는 모델입니다.
음, 열이 발생하는 경우를 해석하려면 반드시 필요한 모델이죠.
3. 'Viscous' (점성 모델)
: 점성 모델은 유체의 흐름에서 난류나 층류를 정의할 때 사용하는 모델입니다.
공기, 물 같은 유체는 항상 점성이 존재합니다, 그리고 복잡한 와류나 경계층 해석 시에도 해당 기능을 사용하여 난류 모델을 설정해야 하죠.
4. 'Radiation' (복사열)
: 복사열은 많이 들어보셨을 텐데요, 열이 빛처럼 퍼져 나가는 효과를 복사라고 하고
해당 상황에 대한 해석을 고려한다면 사용하는 모델입니다.
5. 'Heat Exchanger' (열교환기)
: 음, 산업용 열교환 시스템과 같이 복잡한 시스템을 간략화해서 계산할 때 사용하는 모델입니다.
효율적인 해석이 가능하다고 합니다.
6. 'Species' (종류 수송)
: 화학 반응이나 혼합 문제를 풀 때 사용하는 모델입니다.
여러 물질이 섞이거나 반응할 때, 각각의 농도와 이동하는 요소를 계산합니다.
주로 연소에도 사용한다고 합니다.
7. 'Discrete Phase' (입자 추적)
: 이 기능은 유체 속에 떠다니는 입자, 기포 등을 말 그대로 추적하는 모델입니다.
간단한 예로는 스프레이와 같은 상황이 있겠네요.
8. 'Solidification & Melting' (응고 및 용융)
: 네 고체가 녹거나 액체가 얼 때 사용하는 모델입니다.
간단하게는 얼음의 해동이나 용접 등이 예시가 되겠네요.
9. 'Acoustics' (음향)
: 유동에서 발생하는 소음과 음파를 계산하는 모델입니다.
팬,터빈,배관 속 유동 등에서 발생하는 소리를 해석할 수 있습니다.
이 모델로 해석해서 음향 최적화를 할 수 있습니다.
참 신기한 모델이고 어떻게 사용할지 감이 크게 오지 않네요.
10. 'Structure' (구조)
: 항공기 날개나 구조물 등에 유체가 영향을 줄 것을 고려할 때 사용하는 모델입니다.
유체로 인한 구조 변형이나 진동에 대한 요인들도 중요하기에 많이 사용하는 모델로 알려져 있습니다.
11. 'Potential/Electrochemistry' (전기장/전기화학)
: 이 모델은 전기장이나 전기화학 반응이 중요한 해석인 경우 사용하는 모델입니다.
저의 경우 앞서 진행했던 포스팅에서 지속해서 언급 드린 바 있듯이 간단한 해석을 진행할 계획이라
구체적인 모델의 설정은 진행하지 않고 기본상태('default')로 할 예정입니다.
복잡하면 수렴이 잘 안 될 가능성도 높고요.
여기 까지가 'Setup'의 'Models'에 대한 설명 및 저의 설정이었습니다.
모델이 다양하다 보니까 해석을 하려는 상황과, 원하는 방향성 및 결과 등을 미리 고려하는 게 좋고
계산 결과의 정확도 및 빠른 계산을 위해서는 적절한 모델만 선택해서 해석을 진행하는 게 중요합니다.
사실 모델별로 좀 더 깊게 들어가면 더욱더 자세한 내용이 있습니다만
무서워서 끝까지 공부하진 않았습니다.
심연을 보면 심연도 저를 본다고 하잖아요?
네.. 뭐.. 그렇다고요.. 흑흑...
자, 어쨌든 다음으로 'Materials'로 넘어가 보도록 하겠습니다.
Step. 2 [Materials 설명]
사진을 보시면 아시다시피 'Fluid'(액체), 'Solid'(고체)가 있습니다.
물론 저는 유체를 해석하려고 하기 때문에 'Fluid'를 선택합니다
그러면 아래와 같은 화면이 나타날 텐데요, 'Materials Type'이 'air'로 되어 있습니다.
뭐 공기도 유체긴 하지만, 저는 액체를 가져오고 싶습니다.
왜냐면 저는 요리 아니, 해석을 물로 하고 싶어졌거든요.
사실 귀찮아서 그냥 공기로 할까도 했지만
공부를 하면서 포스팅을 하기 위해서라도 어떻게 물로 바꿀지 보여 드리고자 그 과정을 아래에 말씀드릴 겁니다.
위 화면에서는 공기에 대한 물성치들을 확인하실 수 있습니다.
허나 저는 물로 바꾸고 싶기에, 눈에 보이는 'Materials Type'을 눌러서 'Water-liquid' 를 찾아보았습니다.
그러나 바로 나타나지 않더군요.
하하 역시 이렇게 쉽게 끝나면 재미가 없지 암
그래서 저는
우측 상단에 존재하는 'Fluent Database' 를 키고 마치 도감을 찾듯이 'Water-liquid'만을 찾았습니다.
그리고 아래 사진과 같이 찾은 놈을 copy 해주면
기존의 공기였던 놈을 물로 바꿔 줄 수 있습니다. 와 이게 되네?
크흠 아무튼 저는 이번 해석을 위하여 사용할 'Materials'는
위 내용들을 보시다 시피 공기('air') 아닌 'Water-liquid'(물)을 사용할 것입니다.
저만의 요리는 물을 끓이는 게 되겠네요.
Final. [CFD를 위한 Models & Materials 최종 적용]
1. 'Models' : 변경 없음 - 간단한 해석을 고려하며 빠르고 정확한 수렴을 위해서 결정했습니다.
2. 'Materials' : 공기에서 물로 변경 - 일상에서 쉽게 접할 수 있는 액체를 통해 해석하면
이해하기 쉬울 것 같다고 생각해서 결정했습니다.
마무리하며
이번 글에서는 설치한 'Ansys Workbench'를 'Fluent' 내의 해석을 진행하기 위한 초기 설정을 진행해 보았습니다.
다음 포스팅에는 지난번과 마찬가지로 이번 편에 다루지 못했던 내용들에 대해서 하나씩 다뤄가 보도록 하겠습니다.