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[NFX] 유동해석 재료모델과 압축성솔버는 어떤걸 써야할까요?

압축성과 비압축성은 일반적으로 0.3*마하수 기준으로 이하인 경우 비압축성, 이상인 경우 압축성으로 접근합니다.

2개의 분류로 본다면 아래와 같이 구분이 가능하며, 일반유동의 경우 비압축성 솔버 주로이용하며, 온도기반 해석필요시 압력기반압축성 > 비압축성 이상기체를 많이 사용합니다.

그 외의 솔버 종류들은 특이케이스에서 사용하며, 각각에 대한 간단설명은 아래에서 참고바랍니다.

 

 

1. CFD 압축성 솔버종류에 의한 구분

 1) 비압축성 

  - 연속방정식, 운동량방정식에 대해 속도와 압력을 계산

 

 2) 압력기반압축성 

  - 연속방정식, 운동량방정식, 에너지방정식을 하나씩 풀어 나가는 방식. 식을 순차적으로 풀기에 한번에 푸는 것보다 해석시간, 수렴성 부담 적음

 

 3) 밀도기반압축성

  - 연속방정식, 운동량방정식, 에너지방정식을 동시에 계산하는 방식. 해석 시간 및 수렴성 확보가 어려우나 초음속예측, 충격파가 생기는 유동의 경우 사용

 

2. CFD 재료모델에 다른 구분

 1) 비압축성 

  - 밀도가 변하지 않는 모델, 사용자가 입력한 상수 값으로 취급

 

 2) 미소압축성

  - 액체(항상 비압축성)에 대해 운동에너지가 압력에너지로 전환되면서 일부 내부 유로에 충격을 주게되는 해석(수격현상) 수행 시, 미소압축성 반영

 

 3) 순압성

  - 이상기체 상태방정식(𝐏=𝛒𝐑𝐓) 계산에 있어, 𝐓(온도)를 상수 취급하며 온도보다 압력의 영향을 많이 받을 경우 사용

 

 4) 비압축성 이상기체

  - 이상기체 상태방정식(𝐏=𝛒𝐑𝐓) 계산에 있어, 𝐏(압력)을 상수 취급하며 압력보다 온도의 영향을 많이 받을 경우 사용

 

 5) 이상기체

  - 이상기체 상태방정식(𝐏=𝛒𝐑𝐓) 계산에 있어, 한번에 3가지 변수를 풀게되며 압력과 온도에 의해 밀도를 결정

 

해석시에는 경제성을 위해 필요항목 위주로 재료모델과 솔버 선택이 중요합니다.

또한, 재료모델과 솔버종류가 일치한상태에서 진행되어야 함을 유의하시기 바랍니다.

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