형상(Geometry)
BaramMesh에서 형상은 다음의 3가지 목적으로 만들어진다.
- 물체의 형상을 표현하기 위해
- 격자 내부의 특정 영역을 구분 짓기 - 셀존을 만들거나 격자의 조밀도를 지정하기 위해
- 외부 유동의 경우 계산 영역을 정의하기 위해
불러오기(Import)
복잡한 물체의 형상은 CAD 파일(stl 파일)을 사용한다. 불러오기 버튼으로 파일을 선택할 수 있다. 파일을 불러올 때 면들의 특징각도(feature angle)를 이용해서 분리할 수 있다.
면을 분리할 때 stl 파일의 삼각형 격자가 한 평면에 있더라도 수직벡터(normal vector)의 방향이 반대이면 다른 면으로 나누어지기 때문에 stl 파일의 수직벡터를 확인해야 한다.
stl 파일 불러오기
면 나누기(Split Surface) 옵션이 켜진 상태에서 OK 버튼을 누르면 아래 그림과 같은 창이 나타난다.
면 나누기 설정 창
특징각도에 따라 어떻게 면이 나누어지는지 확인할 수 있다.
최소 면적 한계(Area Threshold)는 전체 면적에 대한 나누어진 면의 면적 비율이 입력 값보다 작으면 큰 면과 합치게 된다. 아래쪽에 각 조각들의 면적 비율을 색깔과 숫자로 표시하여 참고할 수 있도록 하였다. stl 파일의 특성에 따라 인접한 큰 면과 합쳐질 수 없는 경우도 있다.
stl 파일을 읽어오면 형상 창에 표시되고 그 아래에 면들이 표시된다. 여러 개의 solid(stl 파일이 영역을 구분하는데 사용하는 용어)로 구성된 파일의 경우 각각의 solid 영역은 분리되어 하위 레벨로 따로 표시된다.
추가(Add)
간단한 물체의 형상은 추가(Add)를 통해 만들 수 있다. 주로 격자 내부의 영역 구분, 외부 유동의 계산 영역 정의 등에 사용된다.
육면체(Hex), 실린더(Cylinder), 구(Sphere), Hex6의 4가지 기본 형상이 제공된다. Hex6는 육면체인데 6개의 면이 분리되어 있는 것으로 외부 유동의 계산 영역을 정의할 때 사용된다. Hex6는 _snappyHexMesh_에서 형상으로 다루지 않기 때문에 물체의 형상을 표현하는 용도로는 제한이 있다.
4가지 기본 형상은 체적(volume)과 면(surface)로 만들어진다. 형상 목록에 면은 체적의 하위 레벨로 표시된다.
유형(Type)
체적과 면은 다음과 같은 유형(type)을 갖는다. 리스트에서 항목을 오른쪽 마우스 버튼으로 선택하면 수정할 수 있다.
- 체적은 없음(None)과 셀존(CellZone) 선택
- 면은 경계면(Boundary), 없음(None), 인터페이스(Interface) 선택
- 인터페이스는 불일치 격자(Non-Conformal)와 영역 경계면(Inter-Region) 선택
면의 유형이 경계면이면 격자의 경계면이 된다.
셀존을 위해 만든 형상의 면 유형이 경계면이 되면 외부와 내부가 분리되기 때문에 그 중 하나를 계산영역으로 인식하지 않아 격자를 만들지 않게 된다. 그래서 셀존이 경계면으로 구분될 필요가 없을 때는 없음(none)으로 주고, 미끄럼 격자(slidng mesh)에서 처럼 셀존이 움직일 때는 인터페이스로 설정해야 한다.
인터페이스 면의 유형
인터페이스 유형을 갖는 면은 같은 위치에 2개의 경계면이 만들어 진다. 해당 면 이름에 _slave가 붙은 경계면이 추가로 만들어 진다.
아무런 인터페이스 유형을 주지 않은 경우 두 면에 똑같은 격자가 만들어지고, 불일치 격자(non-conformal)인 경우 두 면의 격자가 달라질 수 있다.
다공성 압력 점프(porous jump), 팬(fan) 경계조건과 같이 OpenFOAM의 cyclic 속성을 사용해야 하는 경우는 불일치 격자를 사용하면 안된다.
미끄럼 격자와 같이 한쪽은 움직이고 다른 쪽은 움직이지 않는 경우에는 불일치 격자를 사용해야 한다. 아무런 인터페이스 유형을 주지 않은 경우 두 개의 경계면이 공통된 점을 사용하기 때문에, 한쪽면은 움직이고 다른쪽은 움직이지 않는 조건에서는 사용할 수 없게 된다.
인터페이스의 유형은 OpenFOAM의 snappyHexMeshDict 파일의 castellatedMeshControlds 에 설정된다. 유형이 없는 경우는 faceType 이 baffle 이 되고, 불일치 격자는 boundary 가 된다.
여러 개의 영역(region)이 있는 경우, 영역간의 경계면은 영역 경계면(inter-region)으로 주어야 한다.
형상 불러오기와 추가의 예