초보자를 위한 CFD 시뮬레이션 소프트웨어 종합 가이드

게시 됨: 2023-07-01

전산 유체 역학(CFD)은 수치적 방법을 사용하여 유체 흐름 및 열 전달을 시뮬레이션하는 연구 분야입니다.

개념 자체는 1960년대에 처음 등장했지만 다양한 산업에서 사용되기 시작한 것은 1980년대부터입니다. 그럼에도 불구하고 점점 더 많은 회사가 효율성과 신뢰성을 높이기 위해 솔루션에 이 기술을 구현하기 시작하면서 그 인기는 여전히 높아지고 있습니다.

요즘 CFD 시뮬레이션 소프트웨어는 유체 및 열 전달 시뮬레이션을 수행하는 데 사용됩니다. 다양한 산업 분야의 엔지니어와 과학자에게 중요한 도구입니다.

이 포괄적인 안내서는 기능, 이점 및 응용 프로그램을 포함하여 전산 유체 역학 소프트웨어에 대한 개요를 제공합니다.

이 기사를 읽으면 다음을 알 수 있습니다.

CFD 시뮬레이션 소프트웨어란,
CFD 시뮬레이션 소프트웨어의 기능은 무엇입니까?
CFD 소프트웨어의 이점은 무엇입니까?
CFD 소프트웨어의 사용 사례는 무엇입니까?
올바른 CFD 소프트웨어를 선택하는 방법은 무엇입니까?

CFD 시뮬레이션 소프트웨어란?

그 정의에 따르면, CFD 시뮬레이션 소프트웨어는 수치적 방법과 알고리즘을 사용하여 유체 흐름을 시뮬레이션하고 다양한 환경에서 물리적 현상과 관련시키는 컴퓨터 프로그램입니다.

이러한 시뮬레이션에는 다음을 고려하여 유체의 거동을 시뮬레이션하는 복잡한 수학적 모델이 포함됩니다.

열전달,
난기류,
다상 흐름.

결과적으로 CFD 소프트웨어를 사용하여 엔지니어와 과학자는 서로 다른 조건에서 유체 흐름 거동과 열 전달을 효과적으로 분석할 수 있습니다. 이러한 분석 결과 및 결론은 나중에 설계를 최적화하고 성능을 개선하는 데 사용할 수 있습니다.

CFD 시뮬레이션 소프트웨어의 기능은 무엇입니까?

최고의 CFD 모델링 소프트웨어는 항상 사용자가 유체 흐름 및 발생할 수 있는 모든 문제를 생성, 시뮬레이션 및 분석할 수 있는 다양한 기능을 포함해야 합니다.

전산 유체 역학 소프트웨어에 포함되어야 하는 가장 일반적인 기능은 다음과 같습니다.

기하학 모델링,
메싱,
시뮬레이션 설정 및 실행,
후처리 기능.

형상 모델링

이 기능을 통해 사용자는 시뮬레이션에 사용할 수 있는 형상의 3D 모델을 생성하거나 가져올 수 있습니다.

메싱

CFD 메쉬는 메쉬의 각 노드 포인트를 둘러싼 작은 볼륨을 나타내는 유한 볼륨을 기반으로 합니다. CFD 시뮬레이션 소프트웨어에 메쉬 도구가 포함되어 있으면 보다 정확한 시뮬레이션을 위해 고품질 메쉬를 생성할 수 있습니다. 결과적으로 이 소프트웨어를 통해 엔지니어는 보다 철저한 분석을 수행할 수 있습니다.

시뮬레이션 설정 및 실행

시뮬레이션 설정 및 실행 기능은 물리적 현상의 수학적 모델과 그 속성, 시뮬레이션을 계산하기 위한 솔버의 매개변수를 설명합니다.

고품질 CFD 분석 소프트웨어는 다음과 같은 다양한 응용 프로그램을 위한 솔버와 함께 제공되어야 합니다.

정상 상태,
과도 시뮬레이션,
난기류,
다상 흐름.

후처리 기능

마지막으로 우수한 품질의 CFD 소프트웨어는 시뮬레이션 결과를 시각화하고 분석하기 위한 도구와 같은 후처리 기능을 사용자에게 제공해야 합니다.

결과적으로 소프트웨어는 흐름 패턴, 압력 분포, 속도 프로필 및 온도 분포를 쉽게 시각화할 수 있는 기능을 사용자에게 제공해야 합니다.

CFD 소프트웨어에 대해 말할 때 OpenFOAM GUI를 언급할 가치가 있습니다. 특정 응용 프로그램에 맞게 사용자 지정하고 확장할 수 있는 오픈 소스 CFD 소프트웨어 패키지입니다.

고려해야 할 기타 기능

위의 기능 외에도 CFD 소프트웨어 공급자를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 사소한 기능도 있습니다.

따라서 소프트웨어에 사용자 친화적인 인터페이스 또는 클라우드 기반 컴퓨팅 리소스가 있는지 여부도 확인하는 것이 좋습니다.

CFD 소프트웨어의 이점은 무엇입니까?

보시다시피 CFD 모델링 소프트웨어는 엔지니어와 과학자의 일상 업무를 크게 지원할 수 있는 강력한 기능을 갖추고 있습니다.

위의 모든 기능은 소프트웨어를 기술적인 항목에 대한 강력한 도구로 만들지만 회사에도 매우 유용합니다. 다양한 산업 분야의 사용자와 관리 모두에게 CFD 분석 소프트웨어의 이점이 무엇인지 확인해 봅시다.

비용 효율성

위에 나열된 모든 기능을 갖춘 CFD 시뮬레이션 소프트웨어는 많은 비용과 시간이 소요될 수 있는 물리적 실험 및 테스트의 필요성을 제거합니다.

대신 시뮬레이션을 컴퓨터에서 간단히 실행하고 엔지니어나 과학자가 분석할 수 있습니다. 결과적으로 CFD 소프트웨어를 사용하면 프로토타입을 제작하고 테스트할 때 발생해야 하는 높은 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

유연성

CFD 소프트웨어를 사용하면 엔지니어와 과학자가 각각을 물리적으로 구축하고 테스트할 필요 없이 다양한 설계 반복 및 조건을 빠르게 테스트할 수 있습니다.

결과적으로 디자인 생성 프로세스를 가속화하고 더 쉽게 만들 수 있는 매우 유연한 도구입니다.

정확성

CFD 시뮬레이션 소프트웨어 구현의 또 다른 큰 이점은 출력 시뮬레이션의 높은 정확도입니다.

이 기술을 사용하여 엔지니어와 과학자는 다양한 조건에서 유체 흐름 동작 및 열 전달에 대해 정확한 예측을 할 수 있습니다.

결과적으로 도구의 정확성을 통해 설계를 최적화하고 솔루션의 성능을 개선할 수 있습니다.

인사이트

마지막으로 CFD 모델링 소프트웨어는 사용자에게 유체 흐름 동작 및 열 전달에 대한 자세한 통찰력을 제공합니다. 이들은 세심하게 분석되고 다음과 같이 사용될 수 있습니다.

문제와 발생 영역을 식별하고 문제가 발생하기 전에 조치를 취합니다.
디자인을 개선하고 효율성을 높입니다.

대체로 Computational Fluid Dynamics 소프트웨어는 엔지니어링 환경을 혁신하는 유익한 솔루션입니다. 언제 구현할 수 있고 언제 구현해야 하며 다양한 환경에서 그 기능을 어떻게 사용할 수 있는지 확인해 봅시다.

CFD 소프트웨어의 사용 사례는 무엇입니까?

이미 언급했듯이 CFD 소프트웨어는 다양한 산업 분야에서 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.

즉, 다음에서 사용할 수 있습니다.

공기 역학, 열 전달 및 연소를 포함하여 항공기 및 우주선을 설계하고 최적화하는 항공 우주
엔진, 배기 시스템, 냉각 시스템, 차체 공기역학 등 자동차 부품의 설계를 최적화하기 위한 자동차,
건물 주변의 유체 흐름, 건물에 대한 풍하중, 바람의 안락함 및 오염 물질 수송을 시뮬레이션하기 위한 건설,
풍력 터빈, 태양광 패널, 원자로와 같은 에너지 시스템을 설계하고 최적화하기 위한 에너지,
팬 및 송풍기 설계를 위한 HVAC, 에어컨, 난방, 화재 및 연기 전파 시뮬레이션,
선박 선체, 프로펠러 및 추진 시스템을 설계하고 저항을 분석하는 해양,
의료 기기 및 치료를 설계하는 데 사용할 수 있는 신체의 혈류 및 기타 유체 흐름을 시뮬레이션하는 의료,
공정 산업은 화학 반응, 열 전달 및 유체 흐름과 같은 공정 산업의 공정을 최적화합니다.

보시다시피 CFD 소프트웨어 사용 사례는 다양하며 다양한 목적으로 사용할 수 있습니다. 엔지니어와 과학자를 도울 수 있을 뿐만 아니라 회사의 전반적인 효율성과 수익성을 향상시킬 수 있습니다.

올바른 CFD 소프트웨어를 선택하는 방법은 무엇입니까?

CFD 모델링 소프트웨어의 기능과 이점을 알고 있다면 올바른 공급자를 선택해야 할 때입니다.

사실, 올바른 CFD 시뮬레이션 소프트웨어를 선택하는 것은 어려운 작업입니다. 따라서 포괄적인 가이드의 마지막 단계로 이 프로세스를 별도의 단계로 나누어 보겠습니다. 나중에 체크리스트를 사용하여 특정 사용 사례에 적합한 소프트웨어를 선택할 수 있습니다.

1단계: 요구 사항을 정의합니다.

CFD 모델링 소프트웨어를 포함한 소프트웨어를 구매하기 전에 요구 사항을 정의하는 것이 중요합니다.

도구가 충족해야 하는 요구 사항을 명확하게 결정한 경우에만 다양한 옵션을 비교하고 귀하의 경우에 가장 적합한 옵션을 선택할 수 있습니다. 그런 다음 연구를 진행하기 전에 선택한 소프트웨어에 있어야 하는 가장 중요한 측면을 기록해 두는 것이 좋습니다.

CFD 모델링 소프트웨어에 관해서는 주로 다음을 생각해야 합니다.

어떤 현상을 모델링하고 소프트웨어에 어떤 기능이 있어야 하는지,
엔지니어링 설계 프로세스에 유용한 정보를 제공하는 데 필요한 시뮬레이션 결과의 정확성,
작은 구성 요소에서 복잡한 시스템에 이르기까지 다양한 크기의 모델을 처리하는 데 소프트웨어의 확장성이 얼마나 필요한지.
CAD 소프트웨어와 같이 설계 프로세스에 사용되는 다른 엔지니어링 소프트웨어와 어떤 호환성이 필요한지.

이 외에도 중요한 다른 기능이 무엇인지 생각할 수도 있습니다. 아마도 사용자 친화적인 인터페이스가 우선일 것입니다. 또는 CFD 소프트웨어 세계의 초보자로서 공급자의 추가 지원이 필요할 수도 있습니다.

위의 모든 사항을 정의하고 기록했으면 2단계로 진행할 수 있습니다.

2단계: 사용 가능한 옵션을 조사합니다.

실제로 시장에는 수많은 CFD 시뮬레이션 소프트웨어 패키지가 있습니다. 각각은 자신의 강점과 약점을 가지고 있습니다. 그럼에도 불구하고 1단계에서 만든 목록을 사용하면 특정 애플리케이션에 가장 중요한 기능을 제공하는 공급자에 집중하기가 더 쉽습니다.

따라서 사용 가능한 옵션(예: SimFlow)을 조사하고 요구 사항에 따라 비교하십시오.

3단계: 구매하기 전에 사용해 보십시오.

철저한 조사를 마친 후에는 선택한 CFD 소프트웨어를 사용해 볼 때입니다. 다행스럽게도 대부분의 CFD 모델링 소프트웨어 패키지는 구매하기 전에 소프트웨어를 테스트하고 성능을 평가할 수 있는 무료 평가판 또는 데모 버전을 제공합니다.

그런 다음 연구 단계에서 찾은 몇 가지 소프트웨어 제공업체를 시험해보고 어느 것이 가장 적합한지 확인하는 것이 좋습니다.

4단계: 비용을 고려하십시오.

불행히도 CFD 시뮬레이션 소프트웨어는 특히 상용 패키지의 경우 비용이 많이 들 수 있습니다. 따라서 소프트웨어 비용으로 예산 제한을 해결하는 것이 중요합니다. 또한 교육 및 지원과 같은 추가 비용도 포함하는 것이 중요합니다.

5단계: 지원을 평가합니다.

마지막으로 올바른 전산 유체 역학 소프트웨어를 선택할 때 기술 지원 및 리소스도 평가해야 합니다. 이러한 종류의 소프트웨어는 복잡하므로 지원의 품질과 가용성을 평가하는 것이 가장 중요합니다. 결과적으로 선택한 소프트웨어가 자세한 문서, 포럼 및 고객 지원과 함께 제공되는지 확인해야 합니다.

요약하면 CFD 시뮬레이션 소프트웨어는 다양한 산업 분야의 엔지니어와 과학자에게 유용한 고품질 도구입니다. 설계를 최적화하고 성능을 개선하는 데 사용할 수 있는 다양한 조건에서 유체 흐름 동작을 시뮬레이션하고 분석할 수 있습니다.

시장에는 수많은 CFD 분석 소프트웨어 패키지가 있으므로 하나를 선택하는 것이 어려울 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 요구 사항을 정의하고 사용 가능한 옵션을 조사하고 요구 사항에 따라 소프트웨어를 평가하면 특정 사용 사례에 적합한 CFD 시뮬레이션 소프트웨어를 선택할 수 있습니다.