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전산 유체 역학 시뮬레이션

CFD(전산 유체 역학) 시뮬레이션은 유체의 모션을 설명하는 데 사용되는 Navier-Stokes 방정식을 기반으로 합니다.

전산 유체 역학 소개

전산 유체 역학 시뮬레이션에는 역학의 기본 법칙, 유체 역학의 지배 방정식, 모델링을 사용하여 물리적 문제를 수학적으로 공식화하는 작업이 포함됩니다. 공식화가 완료되면 컴퓨팅 리소스는 수치적 방법을 사용하여 CFD 소프트웨어로 방정식을 해석하고 관련된 물리적 속성에 대한 대략적인 솔루션을 얻습니다.

전산 유체 역학 시뮬레이션은 유체의 모션을 설명하는 데 사용되는 Navier-Stokes 방정식을 기반으로 합니다. CFD 시뮬레이션의 정확도는 모델의 충실도, 사용된 근사치 및 가정, 실험 검증, 사용 가능한 컴퓨팅 리소스에 따라 달라집니다. 전산 유체 역학 시뮬레이션을 설계 및 해석의 효과적인 도구로 활용하려면 이 시뮬레이션의 불확실성과 오류를 특성화하는 것이 필수적입니다.

유체의 거동과 주변 환경과의 상호 작용을 예측하는 세 가지 주요 방법에는 실험적 방법, 분석적 방법, 수치적 방법이 있습니다. 전산 유체 역학은 전산 방법 및 하드웨어를 사용하여 정상 및 비정상 유체 모션을 시뮬레이션하는 수치적 방법입니다.

전산 유체 역학은 확고히 정립된 방법론으로, 실험 및 분석 방법을 대체하거나 보완하여 일상 제품의 엔지니어링 설계 및 분석을 지원하는 데 사용되는 경우가 많습니다.

관련 제품: Simcenter STAR-CCM+ | Simcenter FLOEFD | Simcenter Flotherm | Simcenter Flotherm XT | Simcenter Battery Design Studio

다중 물리 전산 유체 역학 시뮬레이션 소프트웨어 스크린샷.
Simcenter STAR-CCM+ 소프트웨어의 CFD(전산 유체 역학) 시뮬레이션 그래픽 이미지

분야 전반에서 CFD 시뮬레이션 활용

이 솔루션 가이드에서 Simcenter 유체 및 열 솔루션에 대해 자세히 알아보십시오.

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이점 활용

전산 유체 역학은 확고히 정립된 방법론으로, 실험 및 분석 방법을 대체하거나 보완하여 일상 제품의 엔지니어링 설계 및 분석을 지원하는 데 사용되는 경우가 많습니다. 프로토타입 및 실험에 비해 CFD 시뮬레이션은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

성능 향상

전산 유체 역학 시뮬레이션을 통해 제품 성능 향상을 위한 엔지니어링 가능성을 신속하게 분석하고 탐색할 수 있습니다.

시간 단축

CFD 시뮬레이션을 사용하면 구축 및 테스트 방법보다 더 빠르게 제품 설계를 최적화할 수 있습니다.

비용 감소

전산 유체 역학을 활용하면 기존의 프로토타입 기반 설계 프로세스에 비해 제품 개발 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

CFD 시뮬레이션 프로세스의 단계

소프트웨어 종류에 관계없이 모든 전산 유체 역학 시뮬레이션은 이러한 일반화된 단계를 따릅니다.

Simcenter STAR-CCM+ 소프트웨어의 메싱 그래픽.

프리프로세싱

프리프로세싱 단계에서는 지오메트리를 생성하고 CFD 시뮬레이션을 위해 지오메트리를 준비하는 작업이 수행됩니다. CFD 도구는 메싱 또는 그리드 생성 프로세스의 영역을 작은 체적/셀로 나눕니다. 사용자는 흐름 조건, 유체 특성, 초기 경계 조건을 적용합니다.

CFD 시뮬레이션 소프트웨어는 CFD 솔버를 사용하여 이산화된 방정식을 반복적으로 해석하기 시작합니다.

해석

CFD 시뮬레이션 소프트웨어는 CFD 솔버를 사용하여 이산화된 방정식을 반복적으로 해석하기 시작합니다. 이 단계에는 상당한 시간이나 컴퓨팅 리소스가 필요할 수 있습니다. 복잡한 시뮬레이션의 경우, 점점 더 많은 기업이 이 문제에 대한 비용 효율적인 솔루션인 클라우드 컴퓨팅으로 전환하고 있습니다.

Simcenter STAR-CCM+를 GPU에서 실행하면 복잡한 모델링을 처리하면서도 CFD(전산 유체 역학) 성능을 향상할 수 있습니다.

포스트프로세싱

해석이 완료되면 다음 단계에서 보고서, 모니터, 플롯, 2D/3D 이미지, 애니메이션을 사용하여 시뮬레이션 결과를 정성적 및 정량적으로 분석하고 시각화합니다. 이 단계에서 결과의 확인 및 검증도 수행됩니다.

다중 물리 전산 유체 역학

최신 전산 유체 역학을 통해 유체 흐름 및 열 전달 동작을 시뮬레이션하고 예측하는 등 더 많은 기능을 활용할 수 있습니다. 오늘날 CFD는 다분야 CAE(Computer-Aided Engineering) 환경에 내장되어 엔지니어가 반응 흐름에서 항공 음향학, 다상 흐름에서 입자 역학, 전자 냉각에서 공기 역학에 이르기까지 광범위한 유체 관련 물리를 모델링하고 이를 관련 유체 역학과 긴밀하게 결합할 수 있습니다. 이는 전체적인 영역 간 엔지니어링을 통해 최대 성능을 구현해야 하고 점점 더 복잡해지는 제품 분야에서 근본적으로 중요합니다.

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레이싱 차량 두 대의 Simcenter STAR-CCM+ 모형
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Simcenter STAR-CCM+ CFD software

Simcenter STAR-CCM+는 다중 물리 CFD(전산 유체 역학) 소프트웨어입니다. 이를 통해 CFD 엔지니어는 복잡성을 모델링하고 실제 조건에서 작동하는 제품의 가능성을 살펴볼 수 있습니다.
Simcenter FLOEFD를 통해 생성된 설계 회로도
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Simcenter FLOEFD는 설계자를 위한 완전한 CAD 임베디드 CFD 소프트웨어입니다. 유체 흐름 시뮬레이션 및 열 해석을 초기에 프런트로딩하고 NX, Solid Edge, CATIA 또는 Creo에서 직접 CAD 지오메트리로 작업하여 개발 시간을 단축합니다.
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전자 냉각 CFD 시뮬레이션 소프트웨어인 Simcenter Flotherm은 정확하고 빠른 열 해석을 제공하여 사전 CAD 개념 설계 탐색과 상세 설계부터 검증에 이르기까지 열 디지털 트윈 개발을 지원합니다.

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  • 전체 규모로 실제 작동 조건에서 선박 성능을 시뮬레이션합니다.
  • 디지털 방식으로 테스트를 수행하여 수백 개의 설계를 탐색하고 솔루션을 혁신합니다.
  • 해양 선박 전산 유체 역학 시뮬레이션 시간을 며칠에서 몇 시간으로 단축합니다.
Simcenter FLOEFD for NX 스크린샷

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  • Simcenter FLOEFD 소프트웨어를 통해 실제 지오메트리를 사용하여 CAD(Computer-Aided Design)에서 전산 유체 역학 시뮬레이션을 직접 실행합니다.
  • NX, Solid Edge 또는 Creo 중 무엇을 사용하든, 유체 흐름 시뮬레이션 연구와 열 전달 해석을 설계 초기 단계부터 직접 경험해 보십시오.
Simcenter Flotherm 전자 열 해석 소프트웨어 온라인 체험판의 PCB 열 해석을 포함한 2U 서버 시뮬레이션 예시

Simcenter Flotherm 체험판

  • 신뢰할 수 있는 전자 장치의 열 설계를 위해 빠르고 정확한 시뮬레이션을 숙달합니다.
  • 예제를 통해 학습하고 설계를 개발합니다.
  • PCB 모델의 원활한 ECAD(Electronic Computer-Aided Design) 데이터 가져오기, 방열판 최적화, 천이 해석, 액체 냉각, 모델 보정에 대한 자습서를 참조합니다.

자주 묻는 질문

웨비나

온디맨드 웨비나 | 전산 유체 역학 시뮬레이션 기술의 가능성 재정의

팟캐스트

팟캐스트 | Simon Fischer 박사가 소개하는 전산 유체 역학의 과거, 현재, 미래

자료

블로그 | 모든 Simcenter 전산 유체 역학 블로그 살펴보기