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[NFX] 유동해석에서 요소의 조밀도는 어느정도가 필요할까?

일반적으로 유동해석시 요소망의 크기는 해석목적이나 난류모델에 따라서 결정하게 됩니다.

요소가 줄어들수록 난류의 흐름이 정확하게 모사되기 때문에 압력의 편차 또한 달라지게 됩니다.

사용자가 해석을 하려는 목적에 따라 어느정도 수준으로 진행할지 결정이 필요하며, 크게는 경계층을 고려 여부로 구분됩니다.

 

 

경계층에서 점성 효과가 유체의 관성효과보다 적은 경우 일반적으로 해석하는 무차원 벽면거리 65, k-e 모델이 고려됩니다.

경계층 모사가 중요하지 않기 때문에 중간조밀도 수준 (배관 단면 방향 7~10개 정도) 만 되어도 어느정도 유효한 유속이나 압력 분포 결과를 볼 수 있습니다.

 

하지만 점성 효과가 큰 유체의 경우는 벽면에서 발생하는 경계층을 면밀하게 살펴봐야만 하며, 경계층 내에서만 8~10개 이상의 요소가 요구됩니다.

무차원 벽면거리도 10 이하, k-w 모델을 요구하게 되며, 극단적인 속도 변화를 계산하기 위해 매우 많은 요소가 필요합니다.

이는 위 그림에서 가장 조밀한 요소보다도 훨씬 더 조밀한 수준으로 되어야만 경계층에서의 속도 모사가 가능하다는 것입니다.

 

위의 사항들 기반으로 요소 조밀도 수준을 결정합니다.

요소민감도 체크의 경우에는 실질적으로 무한대로 요소를 줄이면서 진행하기 보다는 험값 혹은 BMT 모델과 비교해서 요소크기나 난류모델 등 전반에 대해 종합적으로 평가합니다.

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