다양한 공격 각도를 이용한 에어포일 시뮬레이션 | Ansys fluent

에어포일 시뮬레이션: 산업의 필수 프로세스

에어포일 시뮬레이션은 현대 산업 응용 분야, 특히 발전 및 항공 분야에서 매우 중요한 요소입니다. 발전 분야에서 터빈 블레이드, 즉 에어포일은 다양한 형태의 에너지를 기계 에너지로 변환하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 항공 분야에서 에어포일은 비행에 필요한 양력을 생성하고 효율적인 착륙을 위해 날개 각도를 최적화하는 데 필수적인 요소입니다. 받음각은 에어포일 성능에 영향을 미치는 핵심 변수로, 압축기 실속과 같은 현상에 영향을 미칩니다. 본 교육 패키지는 받음각 변화가 양력 및 항력 계수에 미치는 영향을 심층적으로 분석하여 에어포일 거동에 대한 포괄적인 이해를 제공합니다.

시뮬레이션을 자동으로 할 수 있나요?

위 질문에 대한 답은 '네'입니다! 시뮬레이션을 자동으로 진행할 수 있습니다. 하지만 이게 무슨 뜻일까요?

즉, 유입 속도, 각속도, 또는 높이나 기하 구조(예: 에어포일)의 회전 각도와 같은 기하학적 매개변수를 여러 번 변경해야 할 때 Fluent를 MATLAB에 연결하면 자동으로 변경할 수 있습니다. MATLAB에 원하는 입력값을 입력하면 MATLAB가 이를 Fluent로 가져와 자동으로 시뮬레이션을 실행합니다. 그런 다음, 예를 들어 100번의 시뮬레이션에서 선에 대한 온도 변화와 같은 원하는 출력을 내보낼 수 있습니다.

Ansys Fluent 소프트웨어로 무엇을 할 수 있을까요? | 에어포일 시뮬레이션 Ansys

먼저 특정 에어포일(NACA 0012)의 좌표 파일을 다운로드합니다. 그런 다음 좌표 파일을 조정하여 에어포일의 위쪽 호와 아래쪽 호를 나타내는 대문자와 소문자로 분할합니다. 이제 조정된 좌표 파일을 Design Modeler로 가져와 에어포일 영역과 유체 영역을 생성하는 몇 가지 작업을 수행합니다. 이 단계에서 "Angle of Attack" 매개변수를 생성합니다. 설계 과정이 완료되면 허용 가능한 품질의 적절한 메시를 생성할 차례입니다.

설계 단계에서는 메시 품질 저하를 방지하기 위한 조치를 취합니다. 메시 품질 저하의 원인은 날카로운 모서리가 있을 때입니다. 유체 영역을 내부 영역과 외부 영역으로 분할했습니다. 내부 영역은 변수의 발산이 크기 때문에 메시 크기가 더 미세합니다. 메시 생성 과정을 완료한 후, 비대칭도(Skewness) 및 직교 품질(Orthogonal Quality)과 같은 메시 품질 매개변수를 확인합니다. 직교 품질은 0.1보다 크고 비대칭도는 0.7보다 작아야 합니다. 메시 생성 후 Fluent 소프트웨어를 실행하여 에어포일 시뮬레이션을 시작했습니다. 일반 설정을 지정하고 적절한 난류 모델을 선택했습니다.

이제 경계 조건과 초기 조건을 설정할 차례입니다. 하지만 문제는 정상 상태이고 초기 조건이 없습니다. 따라서 첫 번째 시뮬레이션(Ansys 에어포일 시뮬레이션)을 실행할 수 있습니다. 수렴 조건에 도달하면 에어포일 벽면의 y-plus 값을 확인해야 합니다. 시뮬레이션에서 적절한 y-plus 범위는 k-epsilon 모델과 같은 일부 난류 모델의 벽 함수에 따라 달라집니다. 하지만 벽 함수가 없는 일부 난류 모델에서는 적절한 y-plus 범위가 모두 1 미만의 숫자입니다. y-plus가 원하는 범위에 있지 않으면 메시 생성 과정으로 돌아가 메시 생성 조건을 변경해야 합니다. 메시를 변경한 후 최종 시뮬레이션을 수행하고 y-plus 값을 확인해야 하므로 값을 다시 확인합니다. 이제 중요한 출력 매개변수를 생성할 수 있습니다. 그 후 CFD-Post를 시작하여 후처리를 시작할 수 있습니다. 속도 등고선과 압력 등고선을 볼 수 있습니다. 또한, 유선형을 볼 수 있습니다.

이제 Ansys Fluent를 MATLAB에 연결해야 합니다. 이 과정은 저널 파일을 기록하는 방식으로 진행됩니다. 저널 파일이 생성되면, 저널 파일을 변경하여 적용 가능하도록 합니다.

MATLAB에서는 무엇을 할 수 있나요?

MATLAB에서 일반 코드를 준비했습니다. 이 코드를 시뮬레이션이나 최적화 프로세스에 사용할 수 있습니다. MATLAB 코드를 저희 시뮬레이션에 맞게 맞춤 제작해 드립니다. 이 패키지를 시청하신 후, 저널 파일과 MATLAB을 직접 만들어 에어포일 시뮬레이션이나 최적화를 직접 진행하실 수 있습니다. 이제 MATLAB 코드를 실행하고 입력 변수에 대한 원하는 출력을 보고할 수 있습니다. 그 후, NASA 보고서 플롯('Angle of Attack' vs. 'Lift Coefficient', 'Lift Coefficient' vs. 'Drag Coefficient')을 제공합니다. 또한, 각 시뮬레이션의 출력 매개변수를 저장하고, 양력 및 항력 계수를 계산하여 시뮬레이션 데이터로 차트를 작성하고 NASA 데이터와 비교할 수 있습니다.

Ansys fluent에서 다른 예를 찾고 있다면 다음을 확인하세요. 앤시스 플루언트를 사용한 혼합 탱크 2차원 및 3차원 시뮬레이션