전산 유체 역학(CFD)이란?
전산 유체 역학(CFD)은 시뮬레이션 및 분석을 활용하여 제품 내부 및 주변에서 발생하는 액체 또는 기체의 동작을 계산하는 컴퓨터 지원 설계(CAD) 기술입니다. CFD는 유체 역학, 열역학 및 운동량 보존을 포함한 다양한 물리적 현상을 통합하기 때문에 다중 물리학 솔루션에 해당합니다.
유한 요소 해석(FEA)과 마찬가지로 CFD는 유체 체적을 더 작은 요소로 세분화한 다음 그런 다음 이들을 행렬로 정리합니다. CFD는 일기 예보, 공기 역학 및 시각 효과와 같은 다양한 용도로 사용됩니다.
Creo Simulation Live Advanced: 유체 흐름 시뮬레이션
유체 흐름 시뮬레이션을 사용하면 설계가 유체와 상호 작용하는 방식을 변수로 고려할 수 있으며, CAD 인스턴스 내에서 실시간 전산 유체 역학 피드백을 통해 더 빠르게 설계를 반복할 수 있습니다.
이러한 피드백을 모델링 환경에 완전히 통합하면 여러 환경을 오가며 작업할 필요가 없습니다. 설계를 변경할 때 변경한 부분과 관련된 지침을 실시간으로 확인할 수 있습니다. 따라서 설계가 올바른 방향으로 진행하고 있는지 또는 바로 다음 회차로 진행하여 제품의 시장 진입 시간을 단축할 수 있는지 빠르게 평가할 수 있습니다.
CFD의 일반 프로세스
전산 유체 역학은 다음 단계를 수행하여 실행할 수 있습니다.
모델로 시작
CFD 시뮬레이션 환경에 들어가기 전에 분석할 3D CAD 부품 또는 어셈블리를 제작합니다. 형상은 CAD 소프트웨어의 기본 형상이거나 가져온 형상일 수 있습니다.
유체 도메인 정의
경계 조건 설정
규정된 온도도 경계 조건으로 사용할 수 있으며 열 하중은 열 흐름, 열 플럭스, 대류 및 대류 복사로 정의할 수 있습니다.
분석 수행
결과 평가
시스템 최적화
전산 유체 역학의 응용
비압축성 및 압축성 흐름
전산 유체 역학의 응용 분야에는 비압축성 및 압축성 흐름 분석이 포함됩니다. 항공기 공기 역학에서 HVAC 시스템 설계에 이르기까지 다양한 시나리오에서 유체 동작을 이해하고 최적화하는 데 도움이 됩니다.
층류 및 난류
전산 유체 역학 응용 분야는 효율적인 운송 시스템, 에너지 생성, 항공 설계에 필수적인 층류 및 난류를 조사하며, 이를 통해 제품의 성능과 안전성을 향상합니다.
질량 및 열 흐름
질량 및 열 흐름 분석은 열 전달, 화학 공정 및 환경 엔지니어링과 관련된 시스템을 최적화하여 효율적인 제품 설계 및 자원 활용을 촉진합니다.
고급 CFD: Creo Flow Analysis
Creo Flow Analysis(CFA)는 유체 흐름을 쉽게 시뮬레이션하는 데 사용되는 전산 유체 역학(CFD) 도구입니다. 이는 내부 또는 외부 유체 흐름 및 열 전달과 관련된 시스템 또는 제품의 성능을 예측하는 데 도움이 됩니다. CFD에 대해 경험이 많지 않아도 검증 및 설계 최적화 프로세스를 통해 분석을 향상할 수 있습니다. 시뮬레이션의 출력 결과는 시스템의 성능을 자세히 연구하고 설계 수정을 지원하는 데 사용됩니다.
Creo Flow Analysis 기능
Creo Flow Analysis에는 세 가지 패키지가 있습니다. 바로 Creo Flow Analysis Basic, Creo Flow Analysis Advanced, Creo Flow Analysis Premium인데, 여기에서 사용할 수 있는 기능은 다음과 같습니다.
- 내부 및 외부 흐름 계산
- 흐름 결과 애니메이션
- 흐름 시뮬레이션
- 열 전달
- 난류
- 병렬 처리 시뮬레이션
Creo Flow Analysis Advanced 및 Creo Flow Analysis Premium에서만 제공되는 기능:
- 입자: 흐름에 맞게 개별 입자 시뮬레이션
- 방사선: 전자파 배출로 인한 열 전달
- 종: 유사한 밀도의 액체 혼합 시뮬레이션
- 이동/슬라이딩 메쉬 처리: 흐름 분석에서 개별 성분의 이동성 시뮬레이션
Creo Flow Analysis 프리미엄에서만 사용할 수 있는 기능:
- 캐비테이션: 증기, 자유 기체, 액체(거품) 압축성 시뮬레이션
- 다상류: 기체와 액체를 함께 시뮬레이션할 때 사용
- 다성분: 다양한 기체와 밀도에 사용되는 또 다른 혼합 기능
- 역학: 유체와 고체 상호작용 시뮬레이션
*전산 유체 역학을 포함하는 실시간 방향 지침은 Creo Simulation Live(CSL)를 참조하십시오.
시뮬레이션 사례 연구
기업들이 PTC 시뮬레이션 솔루션을 어떻게 사용하는지 자세히 설명하는 이 사례 연구를 살펴보십시오.
CFD 기술의 최근 발전
원래 CFD는 고도로 숙련된 전문가의 영역이었습니다. 그러나 최근에는 설계자와 엔지니어가 독립적으로 CFD 시뮬레이션을 수행할 수 있게 되었습니다. 또한 몇 시간이 걸리던 작업이 이제는 몇 분 또는 몇 초 만에 완료되므로 실시간 설계 지원으로 활용할 수 있습니다.