CFD - 경계조건 (Boundary Conditions)

안녕하세요! 이번 주 에는 CFD 해석 시 경계조건을 주어야 하는 부분에 대해서 말씀드리려고 합니다!

 

제가 생각하기에 CFD 해석할 시 가장 중요한 부분이라고 할 수 있는데요

 

말 그대로 경계(Boundary)에 실제 해석과 동일한 조건을 주는 것으로 보시면 될 것 같습니다.

 

만약 경계조건을 잘 못 준다면 많은 경우 해석이 발산합니다. 즉 잘못된 계산 결과를 얻을 수 있습니다.

 

따라서 올바른 경계조건을 주는 것에 대하여 한번 알아보겠습니다.

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보통 저희가 경계(Boundary)라고 생각하면 입구(Inlet), 출구(outlet), 벽(Wall) 크게 3가지로 구분할 수 있겠습니다.

 

1. 입구(Inlet)

 

- Velocity Inlet : 입구에서 유속 또는 속도 값을 알 수 있는 경우 주로 사용합니다.

                       Cartesian 좌표계일 경우 각각 x, y, z 축 방향으로 속도 값을 줄 수 있습니다.

                       Cylinder 좌표계일 경우 axial, tangential, radial 방향으로 속도 값을 줄 수 있습니다. 
                       Fan이 있는 경우 각속도, rpm을 안다면 이에 대한 값도 설정해 줄 수 있습니다.

 

- Pressure Inlet : 저는 거의 사용해보지는 않았지만 보통 입구의 압력을 알고 있지만 유속, 속도 값을 알 수 없는 경우                            주로 사용합니다.

 

2. 출구(Outlet)

 

- Pressure Outlet : 출구 경계조건으로 사용하는 대표적인 경계조건입니다. 보통 CFD 해석을 할 경우 출구 쪽에                                    대기압 가정을 하는 경우가 많기 때문에 게이지 압력(Gauge Pressure) 값을 0으로 두는 것이

                          일반적입니다.

                          Pressure Outlet 경계조건을 줄 때 주의해야 할 점은 역류(Backflow)가 발생할 수 있기 때문에

                          그에 따른 적절한 경계조건을 주는 것도 중요하다고 볼 수 있습니다.

 

3. 벽(Wall)

 

- 벽 경계조건은 보통 점착 조건(No slip condition)을 주는 것이 일반적입니다. 점착 조건 이란 벽에 접해있는 유체의 속 도가 0이 되는 것을 의미하는데  즉 벽 근처 유체는 유체의 점성에 의하여 벽의 속도를 따라간다고 볼 수 있습니다. 

- 보통 벽은 속도가 0이라고 가정하는 것이 일반적인데 특수한 경우, 즉 벽이 움직이는 해석인 경우 벽의 속도를 지정해 줄 수 도 있습니다.

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이렇게 간략하게 경계조건을 주는 부분에 대하여 알아보았는데요,

 

가장 적절한 경계조건을 주는 것은 제가 생각하기에 충분한 경험이 쌓이면 적절한 경계조건을 줄 수 있다고 봅니다!!

 

이번 주는 경계조건에 대해서 알아보았습니다~~