간단한 유동해석-동경이과대학 수업교재에서

일본 [이공학사]에서 출판한 공학해석입문에 있는 내용을 번역한 것입니다. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 기체나 액체를 총칭한 유체의 거동을 ANSYS를 이용하여 해석한다. ANSYS는 구조해석에 주안을 둔 소프트웨어이므로 ANSYS만 가지고는 유체해석을 하기에는 불충분하다. 따라서 FLOTRAN이라는 유동 모듈을 붙혀서 유체해석을 수행한다. ( 1 ) 확관에 대한 유동해석-diffuser diffuser에 대한 유동해석을 생각해 보자. diffuser는 유체가 가진 운동에너지를 압력에너지로 변환하기 위해 단면적을 차츰 넓게 한 유로이다. 노즐과는 정반대의 역활을 한다고 보면된다. 유동장이 아음속(마하수가 1보다 작은 기류를 말하는데 일반적으로는 기체의 압축성 효과를 무시할 수 있는 마하수 0.3정도 이하의 흐름은 유체의 밀도를 일정하다고 가정하는 비압축 흐름으로 간주하고 압축성의 효과를 무시할 수 없는 마하수 0.3정도 이상이고 임계 마하수 이하의 흐름을 말한다)인 경우는 하류방향으로 면적이 확대되고, 초음속(유속이 음속보다 큰 기류를 말한다)인 경우는 하류방향으로 면적이 축소소된다. diffuser는 내부를 흐르는 유체가 아음속류(마하수가 1이하)인 경우, 하류방향으로 유속이 감소하며, 압력은 상승한다. diffuser는 유체기계나 터보기계에 있어서 중요한 구성요소의 하나이다. diffuser의 성능은 diffuser가 넓어지는 각 2seta에 좌우된다. [ 문제 ]확관 각 6도, 확관비 4의 축대칭(2차원) 아음속원추형 Diffuser에 있어서 유동장을 해석한다. !!!!!!!!!!모델의 형상은 input파일을 참조하세요!!!!!!!!!!! - 유로형상 >> 확관 각 6도의 원추형 Diffuser(면적확대율 4배), 입구직관부 길이 : 0.9m, Diffuser부 : 1.91m, 하류직관부 : 10m, Diffuser의 입구직경 : 0.2m - 작동유체 >> 공기(300K) - 유동장 >> 난류 - 입구속도 >> 20m/s - 레이놀즈 수 >> 254000 경계조건: - 벽 근방에서 유체는 벽에 부착하여 이동하지 않으므로, x방향, y방향의 속도는 0 m/s이다. - 입구에서는 x방향의 속도는 20m/s이고, y방향의 속도는 0 m/s이다. - 출구에서는 압력의 기준값을 0 Pa이다. -대칭경계에서는 y방향의 속도만 0 m/s이다. 유동해석에서는 요소의 크기가 아주 중요하다. 벽면쪽의 요소크기는 아주 조밀해야 한다. 구조가 급격하게 변하는 곳 등에서는 요소의 사이즈를 반드시 조밀하게 해야 한다. 유동해석에서는 요소의 사이즈를 작게하면 작게 할 수록 좋다. 요소의 사이즈가 작고 요소의 수가 많아야만 유동현상을 정확히 표현한다는 것을 반드시 기억하자. !!!!!!input 파일!!!!!!! /show,,,1 /prep7 et,1,141 !2D element, 3D=142 k,1 k,2,0.9 k,3,0.9,0.1 k,4,,0.1 k,5,2.81 k,6,2.81,0.2 k,7,12.81 k,8,12.81,0.2 a,1,2,3,4 a,2,5,6,3 a,5,7,8,6 lesiz,1,,,15 lesiz,3,,,15 lesiz,2,,,20,0.2 lesiz,4,,,20,5 lesiz,5,,,30 lesiz,7,,,30 lesiz,6,,,20,0.2 lesiz,8,,,40,5 lesiz,10,,,40,0.2 lesiz,9,,,20,0.2 amesh,all !입구속도 lsel,s,,,4 nsll,s,1 nplo d,all,vx,20 d,all,vy,0 !관벽에서의 속도 lsel,s,,,3,7,4 lsel,a,,,10 nsll,s,1 nplo d,all,vx,0 d,all,vy,0 !symmetric condition lsel,s,,,1,5,4 lsel,a,,,8 nsll,s,1 nplo d,all,vy,0 !출구압력 lsel,s,,,9 nsll,s,1 nplo d,all,pres,0 nall$/auto nplo /solu fldata1,solu,turb,1 fldata2,iter,exec,200 fldata7,prot,dens,AIR-SI fldata7,prot,visc,AIR-SI fldata7,prot,cond,AIR-SI fldata7,prot,spht,AIR-SI solve /post1 set plvect,v plns,strm