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프로펠러

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개요

  • 본 예제는 OpenFOAM의 pimpleFoam tutorial에 있는 propeller의 격자를 BaramMesh로 생성하는 예제이다.
  • 미끄럼 격자(Sliding mesh)로 계산하기 위해 프로펠러를 둘러싼 실린더가 있고 그 내부를 셀존으로 설정한다. 셀존을 둘러싼 면은 같은 위치에 2개가 인터페이스로 있어야 한다.

형상(Geometry)

형상은 주어진 propeller.stl, propelerStem.stl, far.stl 3개의 파일을 사용한다. far.stl은 원방경계를 위한 실린더인데 유동의 입출구가 구분되어 있지 않기 때문에 읽을 때 경계면을 분리해 주어야 한다.

아래쪽의 [불러오기(import)] 버튼을 눌러 propeller.stl과 propellerStem.stl 파일을 선택한다.


아래쪽의 [불러오기(import)] 버튼을 눌러 far.stl 파일을 선택한다. [면 나누기(Split Surface)] 옵션을 활성화한다.


Feature Angle이 디폴트인 60인 상태에서 입구, 출구, 원방경계의 3개로 나누어지는 것을 확인할 수 있다. OK 버튼을 누른다.


split surface

[형상(Geometry)]에서 far_surface1 면을 마우스 오른쪽 버튼으로 선택하고 [편집(Edit/View)] 버튼을 눌러 이름을 inlet으로 바꾸어 준다.

[형상(Geometry)]에서 far_surface2 면을 마우스 오른쪽 버튼으로 선택하고 [편집(Edit/View)] 버튼을 눌러 이름을 outlet으로 바꾸어 준다.

미끄럼 격자(Sliding mesh)를 위한 셀존을 만들기 위해 [추가(Add)] 버튼을 눌러 실린더를 만든다. Cylinder를 선택하고 다음과 같이 설정한다.

  • Name : cellZone
  • Type : CellZone
  • Cylinder Geometry
    • Axis Point1 : (-0.06 0 0)
    • Axis Point2 : (0.08 0 0)
  • Radius : 0.12

[형상(Geometry)]에서 cellZone_surface 면을 마우스 오른쪽 버튼으로 선택하고 [편집(Edit/View)] 버튼을 눌러 [유형(Type)]을 [Interface]-[Non-Conformal]로 바꾸어 준다.

격자세분화를 위한 영역을 만들기 위해 [추가(Add)] 버튼을 눌러 실린더를 만든다. Cylinder를 선택하고 다음과 같이 설정한다.

  • Name : refine
  • Type : None
  • Cylinder Geometry
    • Axis Point1 : (-0.1 0 0)
    • Axis Point2 : (0.6 0 0)
  • Radius : 0.16

[형상(Geometry)]에서 refine_surface 면을 마우스 오른쪽 버튼으로 선택하고 [편집(Edit/View)] 버튼을 눌러 [유형(Type)]을 [없음(None)]으로 바꾸어 준다.

최종 결과는 다음 그림과 같다.

작업이 끝나면 [다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

영역(Region)

위쪽의 (+) 아이콘을 눌러 영역을 만든다. 그래픽 창에 연두색으로 나타나는 선의 교차점을 마우스로 계산영역 내부에 위치시킨다. [추가(Add)] 버튼을 누르면 설정이 완료된다.


작업이 끝나면 [다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

배경격자(Base Grid)

격자수를 20, 12, 12로 설정한다. [생성(Generate)] 버튼을 누르면 배경 격자가 생성된다.

작업이 끝나면 [다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

격자세분화(Castellation)

Surface/Feature 세분화

propeller에는 레벨 4~6을, stem에는 레벨 4를, cellZone에는 레벨 4를, refine에는 레벨 3을 사용한다.

[Surface/Feature 세분화]에서 프로펠러의 격자 레벨을 설정한다. (+) 아이콘을 누르고 다음과 같이 설정한다.

  • 면 격자 세분화(Surface Refinement)
    • 최소 레벨(Minimum Level) : 4
    • 최대 레벨(Maximum Level) : 6
  • 특징선 세분화 레벨(Feature Edge refinement Level) : 4
  • 면(Surfaces) : propeller


propellerStem과 셀존의 격자 레벨을 설정한다. (+) 아이콘을 누르고 다음과 같이 설정한다.

  • 면 격자 세분화(Surface Refinement)
    • 최소 레벨(Minimum Level) : 4
    • 최대 레벨(Maximum Level) : 4
  • 특징선 세분화 레벨(Feature Edge refinement Level) : 4
  • 면(Surfaces) : propellerStem, cellZone_surface


refine 영역의 격자 레벨을 설정한다. (+) 아이콘을 누르고 다음과 같이 설정한다.

  • 면 격자 세분화(Surface Refinement)
    • 최소 레벨(Minimum Level) : 3
    • 최대 레벨(Maximum Level) : 3
  • 특징선 세분화 레벨(Feature Edge refinement Level) : 3
  • 면(Surfaces) : refine_surface


공간 세분화(Volume Refinement)

cellZone과 refine의 레벨을 4와 3으로 설정한다.

[공간 세분화(Volume Refinement)]의 (+) 아이콘을 누르고 cellZone에 대해 다음과 같이 설정한다.


refine 영역의 격자 레벨을 설정한다. (+) 아이콘을 누르고 다음과 같이 설정한다.


나머지 설정은 디폴트를 사용하고 [분할(Refine)] 버튼을 누른다. 완료되면 아래 그림과 같이 격자를 확인할 수 있다.

작업이 끝나면 [다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

형상구현(Snap)

[특징 스내핑(Feature Snapping)]의 [피처 스냅 방법(Feature Snap Type)]을 [implicit]으로 설정한다. 나머지 설정은 디폴트를 사용하고 [형상구현(Snap)] 버튼을 누른다.

intro

작업이 끝나면 [다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

경계층 격자(Boundary Layer)

propeller와 propellerStem에 경계층 격자를 만든다.

[설정(Configuration)]의 (+) 아이콘을 눌러 [설정(Setting)]을 추가하고 다음과 같이 설정한다.

  • 경계층 레이어 개수(Number of Layers) : 3
  • 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) : 0.2
  • 경계면(Boundary) : propeller, propellerStem


[고급설정(Advanced Configuration)]은 디폹트 값을 사용한다.

[적용(Apply)] 버튼을 눌러 경계층 격자를 만든다.

작업이 끝나면 [다음단계(Next)] 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

내보내기(Export)

[BaramFlow 프로젝트로 내보내기(Export as BaramFlow project)] 버튼을 눌러 원하는 위치에 격자를 내보낸다.