솔리드웍스 전문가가 말해주는 내부유동 vs 외부유동: 해석 이론부터 실행까지 완벽 가이드

1. 외부유동 해석을 위한 이론적 고찰

1.1 외부유동의 정의와 중요성

외부유동은 공기나 기체, 또는 액체와 같은 유체가 객체의 외부를 흐를 때 발생하는 유동을 의미합니다.

이와 같은 외부유동 해석은 항공, 자동차, 건축 설계 등 다양한 분야에서 중요하며, 유체의 속도, 압력, 온도 변화가 외부환경에 미치는 영향을 분석하는 데 사용됩니다.

솔리드웍스에서는 외부유동을 해석하는 데 필요한 다양한 물리적 모델과 수학적 접근법을 지원하여, 사용자가 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있도록 돕습니다.

 

1.2 외부유동 해석 이론

외부유동 해석에서는 유체의 속도장, 압력 분포, 온도 변화 등을 예측하는 것이 핵심입니다.

이를 위해 Navier-Stokes 방정식을 사용하여 유체의 흐름을 모델링하며, 이는 유체의 점성, 밀도, 온도 등 다양한 물리적 특성을 고려합니다.

이 방정식은 외부유동에서 나타나는 복잡한 현상들을 수학적으로 해결할 수 있도록 도와줍니다.

 

 

 

2. 박리(Separation)

2.1 박리 현상

박리는 유체가 객체의 표면을 따라 흐르다가, 유속 감소 또는 압력 증가로 인해 표면을 이탈하는 현상을 의미합니다.

이 현상은 비행기의 날개, 자동차의 에어로다이나믹 설계 등에서 중요한 요소로, 유체의 흐름을 예측할 때 반드시 고려해야 합니다.

박리가 발생하면 유체 흐름이 불규칙해지고, 에너지 손실이 발생할 수 있습니다.

 

2.2 박리 해석의 중요성

박리 현상을 정확하게 예측하는 것은 에너지 효율성을 높이고, 구조물의 성능을 최적화하는 데 매우 중요합니다.

솔리드웍스에서는 박리 영역을 정확하게 모델링하고, 이를 해결할 수 있는 다양한 해석 기법을 제공하여 사용자가 비정상적인 흐름 현상을 미리 감지할 수 있도록 돕습니다.

 

 

 

3. 내부유동(해석 실행)

3.1 내부유동의 정의

내부유동은 유체가 관내, 파이프, 기계적 장치 내에서 흐를 때 발생하는 유동입니다.

이 경우 유체는 일정한 경로를 따라 흐르며, 그 흐름은 관의 형상, 속도 변화, 압력 차에 영향을 받습니다.

솔리드웍스에서는 이러한 내부유동을 모델링하고 해석할 수 있는 도구를 제공합니다.

 

3.2 내부유동 해석의 실행

내부유동 해석은 주로 유체의 속도 분포, 압력 분포, 온도 변화를 분석하는 데 초점을 맞추며, 수치해석 기법을 사용해 복잡한 유체 흐름을 모델링합니다.

메시를 적절히 분할하고, 하중 및 구속 조건을 설정하여 해석을 수행합니다.

이 과정에서 해석 결과를 통해 유체 흐름의 불균일성이나 압력 손실 등을 파악할 수 있습니다.

 

 

 

4. 외부유동(전처리 과정의 완성과 해석 실행)

4.1 전처리 과정의 중요성

외부유동 해석에서 전처리 과정은 매우 중요합니다. 이 과정에서 모델에 대한 기하학적 정의, 물리적 성질 설정, 경계 조건 설정 등을 준비해야 합니다.

전처리가 제대로 이루어지지 않으면 해석 결과에 심각한 오류가 발생할 수 있으므로, 정확한 모델 설정이 필요합니다.

솔리드웍스는 자동화된 전처리 툴을 제공하여, 이 과정을 효율적으로 처리할 수 있도록 돕습니다.

 

4.2 외부유동 전처리 과정

전처리 과정은 모델 준비, 메시 생성, 경계 조건 및 하중 설정을 포함합니다.

이를 통해 해석하려는 유체의 특성을 정확하게 반영할 수 있으며, 이후의 해석 단계에서 보다 정확한 결과를 도출할 수 있습니다.

특히 경계 조건을 정의할 때, 외부유동의 입구와 출구에서의 흐름을 명확하게 설정해야 하며, 이는 해석 결과의 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다.

 

4.3 해석 실행

전처리 과정을 완료한 후에는 해석을 실행할 수 있습니다.

유체 흐름에 대한 해석을 진행하면서 속도장, 압력 분포, 온도 변화 등을 계산하게 됩니다. 또한, 박리 현상이나 유체의 난류 흐름도 예측할 수 있으며, 이를 통해 시스템의 성능을 최적화하거나 개선할 수 있는 방안을 찾을 수 있습니다.

 

 

 

5. 결론

내부유동과 외부유동의 해석은 유체 역학에서 중요한 영역으로, 각 유동 유형에 맞는 이론적 고찰과 전처리 과정을 정확하게 수행해야 합니다.

솔리드웍스는 유체 역학 해석에 필요한 강력한 도구들을 제공하여, 사용자가 정확한 해석을 수행할 수 있도록 돕습니다.

특히 외부유동에서 발생할 수 있는 박리와 같은 현상을 사전에 예측하고 해결하는 것은 설계 최적화에 매우 중요한 역할을 합니다.

 

2025.02.24 - [솔리드웍스] - 솔리드웍스 전문가가 말해주는 해석기초 및 일반사항: 해석모델 준비부터 전처리 과정까지 완벽 정리

솔리드웍스 전문가가 말해주는 해석기초 및 일반사항: 해석모델 준비부터 전처리 과정까지 완벽