솔리드웍스 전문가가 말해주는 유체유동 vs 열 유동 – 해석과정 완벽 정리

1. 유체유동 해석과정의 요약

1.1 유체유동 해석이란?

유체유동 해석은 공기, 물, 오일 등 다양한 유체가 특정 환경에서 어떻게 흐르는지를 분석하는 과정입니다.

솔리드웍스에서는 Flow Simulation 모듈을 활용하여 내부 유동(파이프 내부 흐름) 및 외부 유동(바람이 물체에 미치는 영향) 해석을 수행할 수 있습니다.

 

1.2 유체유동 해석의 주요 단계

1) 전처리 과정

CAD 모델 준비: 복잡한 형상은 단순화하여 해석 부담을 줄이고 정확도를 높입니다.

 

유체 도메인 설정: 해석 대상이 내부 유동인지, 외부 유동인지에 따라 유체 영역을 정의합니다.

 

경계 조건(Boundary Condition) 설정:

유입 속도 및 유량 설정

출구 압력 설정

벽면 조건(매끄러운 표면, 거친 표면 등) 정의

메시 작성 및 해석 준비: 메시 밀도를 적절히 조정하여 해석 속도와 정확도 균형을 맞춥니다.

 

2) 해석 실행

수렴 조건을 설정하여, 계산이 안정적으로 이루어지도록 조정합니다.

압력, 속도, 와류 등의 유체 특성을 분석합니다.

 

3) 후처리 과정

유속 분포 및 압력 분포 결과 확인

유선(스트림라인) 및 벡터를 활용한 흐름 시각화

특정 구역에서의 유체 저항, 난류 발생 여부 검토

 

 

 

2. 열 유동 해석과정의 요약

2.1 열 유동 해석이란?

열 유동 해석은 유체의 흐름과 함께 열전달이 어떻게 이루어지는지를 분석하는 과정입니다.

전자기기 냉각, 엔진 냉각 시스템, 히트싱크 설계 등에 필수적인 해석 기법입니다.

 

2.2 열 유동 해석의 주요 단계

1) 전처리 과정

CAD 모델 준비: 열전달이 중요한 부품과 열원(발열 부품)을 명확하게 정의합니다.

 

유체 도메인 설정: 내부 또는 외부 유동을 고려한 해석 공간을 정의합니다.

 

열원 및 물성 정의:

고체와 유체의 열전도율 설정

발열 요소의 열량 및 위치 지정

냉각 팬 또는 방열판 적용 여부 검토

 

경계 조건(Boundary Condition) 설정:

유입/유출 온도 정의

벽면에서의 열전달 조건 설정(대류, 복사, 전도)

 

2) 해석 실행

유체의 흐름과 열전달의 상호작용 분석

난류 모델을 고려하여 열전달 효율 평가

 

3) 후처리 과정

온도 분포 및 열류(Heat Flux) 결과 분석

과열 구간 및 냉각 성능 평가

유체의 속도 변화와 열전달의 관계 시각화

 

 

 

3. 결론

솔리드웍스 유체유동 해석과 열 유동 해석은 제품 설계 및 성능 최적화에 필수적인 과정입니다.

유체 해석은 흐름의 패턴과 압력 변화를 분석하는 데 중점을 두고, 열 유동 해석은 유체 흐름과 함께 열 전달 현상을 고려하는 차이점이 있습니다.

정확한 해석을 위해서는 적절한 메시 설정과 경계 조건 적용이 중요하며, 해석 결과를 활용하여 설계를 개선하는 것이 핵심입니다.

Flow Simulation을 활용하면 실험 없이도 제품의 유동 및 열전달 성능을 시뮬레이션할 수 있으므로, 이를 적극적으로 활용하는 것이 설계 최적화에 큰 도움이 됩니다.

 

 

2025.02.25 - [솔리드웍스] - 솔리드웍스 전문가가 말해주는 메시 작성 응용기법(Dummy, ANCR) – 정밀 해석을 위한 최적화 전략

솔리드웍스 전문가가 말해주는 메시 작성 응용기법(Dummy, ANCR) – 정밀 해석을 위한 최적화 전략