Computational Fluid Dynamics(CFD)

수치지형도를 이용한 CFD 전처리 자동화 및 오염물질 확산 시뮬레이션

전산유체역학(CFD)를 이용한 오염물질 확산 해석을 위해, 수치지형도를 이용해 형상과 격자를 생성하는 전처리(pre-processing) 과정을 자동화하였으며, OpenFOAM 솔버를 이용해 암모니아 확산 시뮬레이션을 수행하였습니다.

국토지리원에서 제공하는 GIS 데이터를 이용해 지형과 건물의 3차원 형상을 제작하는 프로그램을 개발하였으며, snappyHexMesh를 이용해 격자를 생성합니다. 대기안정도를 고려한 대기경계층 유동이 가능한 openfoam 라이브러리를 개발하였고 넥스트폼이 개발한 buoyantPimpleNFoam 솔버를 이용하여 기체와 액체가 누출되는 다양한 시나리오에 대한 확산해석을 수행했습니다. 더보기

CFD Workflow 최적화

어떤 제품이나 시스템의 CFD 해석을 할 때 형상을 어느 정도로 단순화 할 것인지, 격자 구성은 어떻게 할 것인지, 물리 모델과 수치해석 기법은 어떤 것을 사용할 것인지, 어떤 항목들을 후처리를 할 것인지가 결정되어야 합니다. 자신의 경험, 선행 연구들의 검토, 다양한 테스트 등을 거쳐 이런 해석 방법을 정립하게 됩니다.

일단 해석 방법이 정립되었다면, 그 다음은 전체 workflow를 효율적으로 구축하는 것이 중요한 단계가 됩니다. 특히 해당 업무를 다른 이에게 이관하는 경우, 형상 최적화나 데이터베이스 구축을 위한 다량의 계산이 필요한 경우, 지속적으로 유사한 문제를 계속 해석해야 하는 경우에 작업의 효율성 뿐 아니라 결과의 일관성 측면에서도 workflow 구축은 매우 중요한 문제가 됩니다. 더보기

CFD를 이용한 폭발(Explosion) 시뮬레이션

CFD를 이용한 폭발 시뮬레이션은 계산 영역과 반응 영역의 극단적 스케일 차이, 충격파, 폭굉파 전후의 급격한 물리량 변화, 복잡한 화학반응, 고해상도 격자와 작은 시간 간격에 따른 대규모 계산 용량의 필요 등의 문제로 매우 난해한 문제입니다.

넥스트폼은 이런 문제를 해결한 폭발 해석을 위한 효율적인 CFD 코드를 개발하였습니다. 3차 이상의 ENO 공간 이산화 기법, Level set, Ghost Fluid, Chemical Reaction이 포함된 옥트리 기반의 비정렬격자 압축성 솔버를 사용합니다. 반응 영역과 계산 영역의 극단적 스케일 차이를 극복하기 위해 이방성 적응 격자(Anisotropic AMR) 기법을 적용하여 격자수를 효율적으로 관리할 수 있게 하였으며, 계산 효율성 향상을 위해 Dynamic load balancing 기능을 개발하여 병렬연산 성능을 향상시켰습니다.

2D Riemann problem, Confined Rate Stick, 개활지 폭발 해석을 통해 코드를 검증하였습니다. 상세 내용 보기