파이프 유동
개요
본 예제는 간단한 배관의 stl 파일을 이용해 내부 격자를 생성하는 예제이다. 파이프 내부의 경계층 격자 생성과 격자 분할 수준을 조절을 하면서 격자를 생성한다.
형상(Geometry)
형상은 주어진 mixingpipe.stl 파일을 사용한다.
아래쪽의 [불러오기(Import)] 버튼을 눌러 mixingpipe.stl 파일을 선택한다.
여기서 [면 나누기(Split Surface)] 옵션은 형상 파일의 면을 나누어 주는 기능이다. 이것을 활성화하면 특징각도(feature angle)을 기준으로 면이 다른 이름으로 분할된다. 경계면을 나누기 위해 60도를 사용하면 아래 그림과 같이 면이 4개로 분할된다.
형상 파일을 읽으면 다음과 같이 창이 나타난다.
왼쪽에 [형상(Geometry)]와 [디스플레이 설정(Display Control)]이라는 부분이 있다. [형상(Geometry)]에서는 면 혹은 체적의 유형을 변경하거나 삭제할 수 있고 [디스플레이 설정(Display Control)]에서는 그래픽창에 표시되는 모양을 설정한다.
[형상(Geometry)]에서 면을 선택하고 마우스 오른쪽 버튼을 눌러 [Edit/View]를 선택한다. 열린 창에서 이름을 다음과 같이 변경한다.
- mixingpipe_surface → wall
- mixingpipe_surface_1 → outlet
- mixingpipe_surface_2 → inlet1
- mixingpipe_surface_3 → inlet2
inlet1 주변에 격자를 조밀하게 만들기 위해 육면체를 만든다.
[추가(Add)] 버튼을 누르면 나타나는 창에서 [육면체(Hex)]를 선택한다. 육면체는 최소와 최대 두 점의 좌표로 다음과 같이 정의한다.
- Name : Box
- Type : None
- MIn. : (-0.5 -0.3 -1.8)
- Max. : (0.5 0.3 0)
[형상(Geometry)]에 Box라는 체적과 Box_surface라는 면이 추가되었다.
Box_surface를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하여 [Edit/View]를 선택한다. 육면체의 면은 경계면이 아니기 때문에 [Type]을 [None]으로 변경한다.
형상 단계는 완료 되었으며 [다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.
영역(Region)
[영역(Region)]에서는 격자를 만들 부분을 지정한다. 다중영역(multi-region) 격자를 만들 때는 여러 개의 영역을 지정할 수 있으며 유체인지 고체인지를 지정한다. 본 예제에서는 하나의 영역만 정의한다.
위쪽의 (+) 아이콘을 클릭하면 다음과 같이 화면이 변경된다.
연두색의 선이 교차하는 지점을 마우스로 옮겨 격자가 만들어질 부분을 지정한다. 파이프 내부의 임의의 지점으로 이동한다.
[추가(Add)] 버튼을 눌러 영역을 만든다.
[다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.
배경격자(Base Grid)
BaramMesh에서 사용하는 snappyHexMesh 유틸리티는 배경격자를 만들고, 그것을 기준으로 격자를 분할한다.
배경격자(Base Grid)는 x, y, z 축 방향별 격자의 개수로 정의한다.
- 방향별 격자 개수(Number of Cells per Direction)
- X : 20
- Y : 5
- Z : 40
[생성(Generate)] 버튼을 누르면 배경격자가 만들어진다.
배경격자가 만들어지면 [디스플레이 설정(Display Control)]에 internalMesh, xMin, xMax, yMin, yMax, zMin, zMax 등이 나타난다. internalMesh를 선택하면 배경격자가 그래픽 창에 붉은 색으로 표시된다.
[다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.
격자세분화(Castellation)
격자세분화 단계에서는 [형상(Geometry)] 단계에서 만든 mixingpipe와 Box 내부의 격자를 분할한다.
[공간 세분화(Volume Refinement)]의 (+) 아이콘을 눌러 그룹을 2개 만든다. 아래 그림과 같이 mixingpipe 내부는 레벨 1로, box 내부는 레벨 3으로 분할되도록 설정한다.
[분할(Refine)] 버튼을 눌러 격자세분화를 진행한다.
[다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.
형상구현(Snap)
형상구현 단계에서는 형상의 특징선(feature line)과 면에 격자점을 이동시켜 형상을 구현한다.
디폴트 설정으로 형상구현(Snap) 버튼을 누르면 아래와 같은 격자가 생성된다.
[다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.
경계층 격자(Boundary Layer)
[설정(Configuration)]의 (+) 아이콘을 눌러 [설정(Setting)]을 추가하고 다음과 같이 설정한다.
- 경계층 레이어 개수(Number of Layers) : 4
- 경계층 격자 높이 설정 방법(Thickness Model Specification) : 첫번째 레이어 높이와 증가율(First and Expansion)
- 높이 지정 방법(Size Specification) : 상대값(relative)
- 첫번째 레이어 높이(First Layer Thickness) : 0.1
- 증가율(Expansion Ratio) : 1.2
- 최소 전체 높이(Min. Total Thickness) : 0.3
- 경계면(Boundary) : wall
[적용(Apply)] 버튼을 눌러 경계층 격자를 만든다.
아래 그림과 같이 경계층 격자가 만들어진다.
[다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.
내보내기(Export)
[BaramFlow 프로젝트로 내보내기(Export as BaramFlow project)] 버튼을 눌러 원하는 위치에 격자를 내보낸다.