유체 해석에서 계산 역학적 방법과 물리 모델- CFD 기술과 난류 해석의 현상(Discretization Methods and Physical Models in Computational Fluid Dynamics : State of CFD Techniques and Turbulence Models)

전문가 제언

□ 해석 대상의 흐름장은 난류 상태이므로 난류의 모델화에 대해서 미완성 부분이 많고 보편적, 효율적으로 취급할 수 있는 계산 방법은 존재하지 않고 범용 소프트웨어를 도입하여도 흐름장의 본질은 물리 모델, 수치계산법을 선택할 필요가 있다. 거기서 유체 해석으로 주로 이용되고 있는 계산 역학적 방법과 CFD의 새로운 수치 해석법에 대한 것이다. 따라서 물리 모델로서는 난류 모델을 채택하여 유체의 난류 해석의 현상에 대한 것이다.

□ 현재 이용되고 있는 RANS 모델은 소용돌이 점성 모델과 응력 방정식 모델로 크게 나눌 수 있다. 전자는 레이놀드 응력을 불평균의 속도를 이용해 대수적으로 나타내기 때문에 충돌이 곡선 관내로 흘러 박리를 수반하는 흐름 등이 실용적으로 흐름장의 예측 정밀도에 문제가 있는 것이다. 후자에서는 레이놀즈 응력의 수송 방위식을 모델화하므로 흐름장에 대해서 고정밀도의 예측이 가능하지만 수치적으로 불안정한 경향을 나타내는 등 개선해야 할 점도 많다고 생각된다.

□ 실제로 복잡한 형상에 대해서 자동으로 격자를 생성하지 못하고 격자 생성 자체에도 상당한 시간이 필요하게 된다. 실제 설계에서 효과적으로 활용하기 위해서 격자 생성의 자동화, 생성 시간의 단축이 요구된다. 따라서 다양한 셀(cell)이 제공되어 격자점으로써 결합된 복합 격자나 불연속, 오버세트(overset)격자 등의 내부 접합은 자동, 선진적인 이산화(discrete) 방법, 메모리(memory)의 오버헤드(overhead)가 적고, 수치해법을 적용하고 고속이며 효율적인 설계를 할 수 있어야 한다.

□ CFD는 LES 모델, RANS-LES 모델도 범용 소프트웨어로서 실용화하고 초음속에서 비압축성 흐름까지의 폭넓은 흐름을 단일의 솔버(solver)로 풀어가는 기능을 제공하고 자동 메쉬 생성에 의한 테트라셀(Tetra-cell)은 고정밀의 유체해석이 안정적으로 가능하기 때문에 모델의 작성으로부터 해석까지가 고정밀도로 쉽게 할 수 있어야 한다.

저자

Hideyuki Oka

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

정밀기계

연도

2004

권(호)

39(3)

잡지명

Marine engineering(F263)

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

176~183

분석자

임*생

분석물

• 유체 해석에서 계산 역학적 방법과 물리 모델- CFD 기술과 난류 해석의 현상.pdf [183,516 byte]

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