전산 유체 역학 시뮬레이션
고체 및 구조물 주변의 정상 상태 및 과도 상태 내외부 유동
신속한 고충실도 CFD 시뮬레이션
SIMULIA의 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션을 통해 고객은 실제 성능을 정확하고 빠르게 예측하여 제품을 엔지니어링할 수 있습니다. SIMULIA의 유체 기술은 eVTOL 비행 및 커뮤니티 소음 테스트, 경주용 자동차 공력 최적화, 자동차 WLTP 연비 인증 등 산업 및 적용 분야 전반에 걸쳐 다양한 과제를 해결합니다.
SIMULIA Fluids Simulation은 광범위한 현실 분야를 다루기 위한 확장 가능한 유체 시뮬레이션을 고객에게 제공하는 두 가지 무료 기술을 기반으로 합니다. PowerFLOW 및 XFlow 는 실제 성능을 정확하게 예측하는 고충실도의 시뮬레이션을 위해 세계적 수준의 격자 볼츠만 방법(LBM) 기술 을 제공합니다. Fluid Dynamics Engineer는 3DEXPERIENCE 플랫폼 안에서 설계, 시뮬레이션, 최적화, 데이터 관리, 비즈니스 인텔리전스 애플리케이션에 CFD를 내장하여 다중 스케일 다중 물리 통찰력을 제공합니다. 또한 Plastics Injection Molding 애플리케이션은 제품 개발 프로세스 초기에 플라스틱 파트 및 금형 툴링 설계를 검증하고 최적화할 수 있습니다.
SIMULIA 전산 유체 역학 시뮬레이션의 주요 이점
설계 소요 시간 단축
시뮬레이션은 해석 및 최적화를 가속화하여 설계 주기를 단축하고 경쟁 우위를 제공합니다.
테스트 의존도 감소
시뮬레이션은 풍동 테스트보다 더 빠르고, 비용 효율적이며, 설계 주기의 초기에 구현할 수 있습니다. 또한 테스트에서 볼 수 없는 거동을 보여줄 수도 있습니다.
다목적 고성능 시뮬레이션 기술
공력 및 공력 소음 시뮬레이션을 크고 복잡한 구조물과 실제 조건에서 수행될 수 있습니다.
자동화를 통한 작업 감소
메시 작성, 모델 구축, 시각화, 실험 계획법(DOE)은 지루한 설정 작업을 제거하고 엔지니어가 필요한 결과를 더 빨리 얻을 수 있도록 합니다.
설계 모델 활용
통합 모델링 및 시뮬레이션(MODSIM)을 사용하면 통합 설계 환경에서 CATIA 또는 SOLIDWORKS의 지오메트리에 대해 직접 시뮬레이션을 수행하여 모델 구축에 필요한 시간을 줄일 수 있습니다.
다중 물리 시뮬레이션을 사용한 완전한 해석
진동-음향 시뮬레이션, 구조 시뮬레이션, 전자기 시뮬레이션, 다물체 시스템 시뮬레이션과 같은 여러 분야로 유체 시뮬레이션을 보완할 수 있습니다.
SIMULIA 유동 솔버 기술
- 나비에-스톡스
- 격자 볼츠만
나비에-스톡스
시뮬레이션할 물리적 공간은 제어 체적 또는 셀이라고 하는 여러 개의 작은 하위 도메인으로 나뉩니다. 유한 체적법은 나비에-스톡스 방정식으로 알려진 유체 운동을 설명하는 연속체 방정식을 이산화하는 데 사용됩니다. 결과로 생성되는 대수 방정식 세트는 반복적으로 처리되어 정상 또는 비정상 흐름에 대한 각 셀의 압력, 속도, 온도 및 기타 물리적인 값을 구합니다. 다른 이산화된 운송 방정식은 난류나 화학 종과 같은 다른 물리적 현상을 나타내는 방식으로 처리될 수 있습니다.
격자 볼츠만
기체 운동 이론의 이산 형태를 기반으로 하는 격자 볼츠만 법은 기체와 액체의 흐름을 시뮬레이션하기 위해 이산 공간과 시간을 통해 유체 입자의 미세한 움직임을 추적합니다. 유체 공간은 입방 복셀로, 경계는 서펠로 자동 이산화되어 기존의 표면 및 볼륨 그리드 생성이 필요하지 않습니다. Very Large Eddy Scale(VLES) 난류 모델링 접근 방식은 이방성 유체 구조가 고충실도로 포착되도록 보장하며, 이는 공력 및 공력 소음 워크플로에 매우 중요합니다.
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SIMULIA 전산 유체 역학 시뮬레이션 소프트웨어 제품
3DEXPERIENCE 플랫폼의 SIMULIA 전산 유체 역학 소프트웨어
SIMULIA 전산 유체 역학 시뮬레이션 소프트웨어 제품은 3DEXPERIENCE 플랫폼에 Role에 따라 패키지화되어 있어 필요한 모든 애플리케이션을 보다 빠르게 활용하고 보다 효율적으로 작업할 수 있습니다. 조직에서 자신의 Role에 해당하는 패키지를 선택하세요.
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전산 유체 역학 시뮬레이션에 대한 FAQ
CFD는 액체 및 기체와 같은 유체의 역학은 물론 이러한 유체의 부유 입자 및 혼합물의 역학을 시뮬레이션합니다. 유체의 거동은 압력, 밀도, 체적 점성, 동적 점도, 속도, 가속도와 같은 변수를 통해 나비에-스톡스 방정식, 격자 볼츠만 법 등의 모델로 설명됩니다. 많은 시나리오에서 유체 역학 방정식에는 특히 난류와 같은 복잡한 거동에 대해 알려진 해석 솔루션이 없는 경우가 많습니다. 따라서 이를 처리하려면 CFD 시뮬레이션이 필요합니다.
유체 흐름 방정식을 풀기란 결코 쉽지 않습니다.나비에-스톡스 방정식에 대해 알려진 일반 해석 솔루션이 없으므로, 수치 기법을 사용해야 합니다. 경계 요소, 유한 요소 또는 유한 차분법이 초기에 가장 일반적인 CFD 시뮬레이션 방법 중 하나였지만, 지난 20년 동안 유한 체적법이 각광을 받아 현재 표준으로 자리 잡았습니다. 최근에는 하드웨어 성능이 향상되어 격자 볼츠만 법도 실행 가능해졌습니다.
모든 적용 분야에 가장 적합한 CFD 시뮬레이션 방법은 없기 때문에, 엔지니어는 각 산업 워크플로에 제일 잘 맞는 도구를 선택해야 합니다.
결합된 Eulerian-Lagrangian 및 입자 완화 유체 동역학(SPH)은 비압축성 유압과 같이 고도로 결합된 유체-구조 상호작용(FSI) 문제에 이상적입니다. 이러한 방법은 SIMULIA Abaqus/Explicit에서 구현됩니다.
유한 체적 솔버는 파이프 흐름, 열 교환기, 펌프 및 HVAC 적용 분야와 같이 정상 상태 또는 중간 정도의 과도 흐름에 더 적합합니다. 이 방법은 SIMULIA Fluid Dynamics Engineer(FMK)에서 사용됩니다.
과도 기법으로서, 격자 볼츠만 법(LBM)는 공력 및 공력 소음과 같은 고도의 과도 흐름에 더 적합합니다. 기하학적 복잡성과 세부 사항 측면에서 매우 까다로운 모델을 처리할 수 있습니다. LBM 기술은 임의의 움직이는 부품을 포함할 수도 있는 복잡한 모델을 처리하는 다상 적용 분야에도 유용합니다. 다쏘시스템 SIMULIA는 두 가지 LBM 제품을 제공합니다. SIMULIA PowerFLOW는 항공우주 및 자동차 산업에서 흔히 볼 수 있는 공력, 소음 및 오염 시나리오에 이상적입니다. 한편 SIMULIA XFlow는 윤활, 슬로싱 및 일부 생명과학 적용 분야와 같은 복잡한 다상 이동 문제에 주로 사용됩니다.
두 방법 모두 강력한 CFD 솔버이지만, 상이한 접근 방식을 사용하며 장점이 다릅니다. 나비에-스톡스 법은 유체를 연속체로 취급하는 반면, 격자 볼츠만 법은 유체를 이산 입자로 취급합니다.
나비에-스톡스 방정식을 계산적으로 풀기 위해 시뮬레이션할 물리적 공간은 제어 체적 또는 셀이라고 하는 여러 개의 작은 하위 도메인으로 나뉩니다. 방정식은 셀 전체에 걸쳐 이산화되고, 결과로 생성되는 대수 방정식 세트는 반복적으로 처리되어 정상 또는 비정상 흐름에 대한 각 셀의 압력, 속도, 온도 및 기타 물리적인 값을 구합니다. 추가적인 이산화된 운송 방정식은 난류나 화학 종과 같은 다른 물리적 현상을 나타내는 방식으로 처리될 수 있습니다.
CFD 시뮬레이션의 격자 볼츠만 법은 이산 공간과 시간을 통해 유체 입자의 미세한 움직임을 추적하여 기체와 액체의 흐름을 시뮬레이션합니다. 유체 공간은 입방 복셀로, 경계는 서펠로 자동 이산화되어 기존의 표면 및 볼륨 그리드 생성이 필요하지 않습니다. Very Large Eddy Scale(VLES) 난류 모델링 접근 방식은 이방성 유체 구조가 고충실도로 포착되도록 보장하며, 이는 공력 및 공력 소음 워크플로에 매우 중요합니다.
네. 여러 가지 고성능 컴퓨팅(HPC) 기법을 통해 CFD 시뮬레이션을 가속화할 수 있습니다. GPU 가속은 시뮬레이션 프로세스의 속도를 높이고 단일 워크스테이션에서 더 크고 복잡한 모델을 시뮬레이션할 수 있도록 지원합니다. 하나의 GPU는 1,000개 이상의 CPU 코어를 보유할 수 있으며, GPU는 하드웨어 비용을 줄이고 데스크탑 슈퍼컴퓨팅을 실현합니다. 멀티 GPU 가속은 더 빠른 속도를 제공하여 시뮬레이션할 수 없을 만큼 매우 크거나 복잡한 시나리오를 처리합니다. GPU는 모든 CFD 코드에 유용하지만, 격자 볼츠만 법(LBM) 시뮬레이션에 특히 효과적입니다.
클러스터 컴퓨팅은 규모가 더 큰 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다. 클라우드는 배치 시뮬레이션 프로세스에 대해 보다 강력한 제어 기능을 제공합니다. 온프레미스 및 온라인 클라우드를 모두 사용할 수 있습니다. 온프레미스 클라우드는 사용자의 회사에서 운영하는 하드웨어를 이용하는 반면, 온라인 클라우드는 처리를 위해 데이터를 안전한 서버로 전송합니다. 온라인 클라우드는 가끔 사용되는 하드웨어에 투자할 필요가 없어 불규칙하거나 주기적인 시뮬레이션이 필요한 경우 사용하면 좋습니다.
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