[SIMULIA 제품소개] 공력 해석을 위한 XFlow

XFlow 실제 성능을 개선할 수 있는 유체 시뮬레이션

# XFlow

개요

제품 혁신이 경쟁력으로 직결되는 시대에 업계는 극한의 조건에서 제 품의 복잡한 실제 동작(예: 차량 도하, 동력 전달 장치 윤활, 고난이도 항공 기동)을 시뮬레이션해야 합니다. XFlow는 SIMULIR Fluids Simulation 포트폴리오의 일환으로 고충실도 CFD(Computational Fluid Dynamics) 응용 분야에 입자 기반의 Lattice-Boltzmann 기술을 지원합니다. XFlow의 최첨단 기술을 사용하면 실제로 움직이는 지오메 트리, 복잡한 다상 유체, 자유 곡면 유체 및 유체 구조 상호작용을 통해 고주파 비정상 상태 시뮬레이션이 수반된 복잡한 CFD 작업을 진행하실 수 있습니다. 자동 격자 생성 및 적응형 세분화 기능은 사용자 입력을 최소화하므로 격자 생성을 포함한 해석 셋업 단계 에서 시간과 수고를 줄일 수 있습니다. 덕분에 엔지니어가 설계 반복 및 최적화에 더욱 공을 들일 수 있습 니다.

XFlow 의 이산화 방식을 사용하면 곡면의 복잡성이 더 이상 걸림돌로 작용하지 않습니다. 기본 격자는 몇 가지 파라미터로 제어할 수 있습니 다. 격자는 입력 지오메트리의 퀄리티를 손상시키지 않는 범위에서 구 현되며, 유동 부품을 제대로 반영합니다. 고급 렌더링 기능은 사실적인 시각화를 지원하므로 유체 및 열 성능을 더 심층적으로 분석할 수 있습니다. XFlow의 고유한 기능은 실제 테스 트를 줄이면서도, 현명한 설계 결정을 더욱 빨리 내리는 데 안성맞춤입 니다. SIMULIA Fluids Simulation은 세 가지 보완 기술을 기반으로 하며, 이 는 광범위한 실제 응용 문제를 해결하는 확장형 유체 시뮬레이션을 고 객에게 지원합니다. 다쏘시스템 SIMULIA Brand는 3DEXPERIENCE* 플랫폼을 기반으로 하는 광범위한 산업 프로세스용 토털 솔루션을 제공 하기 위해 유체 시뮬레이션 포트폴리오를 강화하고 확장하는 데 주력하고 있습니다.

# 독창적인 CFD 접근법

비평형 통계 역학에서 볼츠만 방정식은 연속체를 가정한 규모로 확장된 영역에서도 기체의 동작을 해석합니다. 볼츠만 방정식은 유체역학적 한계를 재현할 수 있을 뿐만 아니라, 항공우주, 미세유체공학, 심지어는 진공에 가까운 조건에 응용하여 희박기체를 모델링할 수도 있습니다. 표준 MRT(Multiple Relaxation Time)와 달리 XFlow의 산란 연산자는 중앙 시공간에 구현되어 코드의 갈릴리 불변성, 정확성, 안정성을 자연 스럽게 개선합니다.

# 소프트웨어 환경

통합 전처리기, 솔버 및 후처리기

XFlow는 사용자에게 독창적이고 획기적인 인터페이스와 작업 환경 을 지원합니다. 전처리기, 솔버 및 후처리기는 동일한 환경에 완벽 하게 통합되어 있습니다. 작업공간 창을 원하는 곳으로 옮길 수 있 는 데다, 사전 설정된 디스플레이 설정을 사용할 수 있는 옵션까지 지원되므로 사용자 인터페이스 레이아웃을 마음대로 바꿀 수 있습 니다.

전처리

XFlow의 기본 알고리즘은 입자를 기반으로 하므로 CAD 모델에 적 용되는 요구 조건이 까다롭지 않습니다. 예를 들어, 동력 전달 장치 윤활 분석에서 일정 유체량을 정의하면 소프트웨어가 유동 곡면이 나 교차 곡면의 영향을 받지 않습니다. XFlow는 사용자가 유체 특 성을 정의하고 유체 영역을 생성하기 위해 설정해야 하는 파라미터 수를 최소화합니다. 따라서 XFlow에서는 해석 모델의 복잡성이 걸 림돌로 작용하지 않습니다.

후처리

XFlow는 해석 결과를 대화식으로 시각화하고, 계산이 진행되는 동 안에도 수치를 분석할 수 있는 그래픽 후처리 기능을 지원합니다. XFlow는 추가적인 처리 작업을 위해 3DEXPERIENCE 플랫폼이나 타사의 애플리케이션(예: ParaView 및 EnSight Gold)으로 내보낼 수 있는 도구를 제공합니다.

# 기술

입자 기반의 운동 에너지 솔버

XFlow는 가용 하드웨어를 사용하여 대단히 빠른 속도를 발휘하도록 특별히 설계된 새로운 입자 기반의 운동 알고리즘을 제공합 니다. XFlow는 기존의 번거로운 공간 격자 생성 과정을 필요로 하지 않고 이산화 방식을 지원하므로 더 이상 해석 형상이 갖는 표면의 복잡함이 걸림돌로 작용하지 않습니다. 사용자는 소수의 파라미터로 기본 격자의 정밀도를 쉽게 제어할 수 있으며, 격자는 입력 지오메트리의 퀄리티를 손상시키지 않는 범위에서 구현되며 유동 부품을 제대로 반영합니다.

적응식 와류 보완

XFlow 는 해석 규모를 사용자의 설정 조건에 맞춰 자동으로 조정하 여 해석 형상의 표면에서 발생하는 경계층의 해석 품질을 개선하고, 속도 또는 압력의 변화가 존재하는 경우 동적으로 이에 적응하며, 유 체가 전개되는 동안 와류를 보완합니다.

일관적인 단일 벽 모델

XFlow 는 non-equilibrium wall 함수를 사용하여 경계층을 모델링 합니다. 이 wall model은 공기 역학 분석에 중요한 영향을 미치는 유체 분리 현상으로 인한 역 압력 구배(변화)를 고려합니다. 또한 벽 근처의 격자 크기가 경계층의 유체를 직접 해석할 수 있을 정도로 작 아지면 벽 모델은 자동으로 비활성화됩니다.

# 선형적 확장성

SMP(Shared Memory Parallel) 성능

XFlow 는 빠르고 효율적이며 표준 데스크탑 PC에서도 사용할 수 있 습니다. XFlow는 멀티 코어 기술에 최적화된 병렬 구조로 설계되어 있어 선형적 확장성이 보장됩니다.

DMP(Distributed Memory Parallel) 성능

또한 XFlow는 HPC 환경에 완벽하게 통합되므로 가장 까다로운 계 산에도 다양한 선택지가 주어집니다. XFIow의 분산형 솔버는 다수 의 노드를 처리해야 하는 경우에도 효율적으로 확장됩니다.

# 난류 모델링 고충실도 WMLES

XFlow 는 고충실도 WMLES(Wall-Modeled Large Eddy Simulation) 기반의 난류 모델링 방식을 지원합니다. WALE(Wall-Adapting Local Eddy) 점도 모델을 기반으로 하는 최첨단 LES는 국부적인 와점성과 해석 모델 표면에 생성되는 유동의 동작을 일관적으로 해석합니다.

# 처리 시간: 워크플로 예시

XFlow 를 사용하면 시뮬레이션 준비와 초기 영역 이산화에 걸리는 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 또한 엔지니어링 비용과 계산 시간 비용 간 의 균형을 최적화할 수 있습니다.

11 개 산업을 지원하는 3DEXPERIENCE® 플랫폼은 브랜드 애플리케이션을 통해

풍부한 산업용 솔루션 포트폴리오를 제공하고 있습니다.

3DEXPERIENCE® 애플리케이션을 개발한 다쏘시스템은 기업과 개인고객에게 지속가능한 혁신에 필요한 가상 세계를 제공합니다. 업계 최고의 다쏘시스템 솔루션은 제품 설계, 생산 및 지원 방식에 혁신을 일으키고 있습니다. 다쏘시스템의 협업 솔루션은 가상세계가 현실 세계를 개선할 수 있는 가능성을 높여 소셜 이노베이션을 촉진합니다. 다쏘시스템은 전 세계 140여개 국가의 모든 산업부문에서 25 만 곳 이상의 고객들이 새로운 가치를 창출하도록 지원하고 있습니다. 자세한 내용은 아래 공식 홈페이지를 참조하십시오.

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