유체-구조 연성(FSI; Fluid-Structure Interaction)은 이동 또는 변형 가능한 구조물과 그 주변 유체 사이의 연동 운동을 말합니다. 그런데 고체의 변위가 너무 작아서 그것이 유체의 움직임에 미치는 영향을 무시할 수 있는 경우가 있습니다. 그 때 사용하는 방법이 1-way FSI 입니다.
1-way FSI 는 유체 모델 해석으로부터 얻은 물리적 정보를 읽어 들여 고체 모델에 씌웁니다. 유체 해석 결과는 단 한번만 고체 모델에 전해져 외부 하중 역할을 합니다. 하지만 고체 모델 해석의 어떠한 정보도 유체 모델로 피드백 되지 않습니다. 다시 말해, 유체 모델과 고체 모델 사이에는 단방향 정보의 흐름만이 있는 것입니다.
예제는 보일러 등에 사용되는 열교환기이며, 그 형상은 아래 그림과 같습니다
해석 목적은 다음과 같습니다.
- 보일러 운전 시 열교환기 입출구 차압 도출
- 주어진 조건에서 보일러 운전 시 열교환기의 열교환량 파악
- 보일러 운전 시 열교환기가 받는 열응력 분석
해석 조건은 다음과 같습니다.
- 25 ℃ 물 0.5 m/s 로 유입
- 500 ℃ 공기 5 m/s 로 유입
본 예제는 정기 교육을 이수하신 분을 기준으로 작성되었습니다
2-2-1. 기하형상 제작
① "형상"탭 > "CAD 파일"리본메뉴 > "불러오기"를 클릭합니다.
② 배포된 "열교환기_fsi.X_T" 파일을 선택합니다.
③ "열기"를 클릭합니다.
① "모델"창으로 이동합니다.
② "기하형상" 트리를 열어 솔리드 형상이 3 개인지 확인합니다.
③ "보기모드(기하형상)"를 "선"으로 선택합니다.
④ 작업화면 마우스 우클릭 > "모든 가이더 감추기"를 클릭합니다.
<재료·특성 정의>
① "요소망"탭 > "재료/특성"리본메뉴 > "재료"를 클릭합니다.
② "생성" 옆 화살표 클릭 > "유체(유동해석)"에서 "AIR_25'C", "FRESH_WATER_25'C"를 등록합니다.
③ "생성" 옆 화살표 클릭 > "고체(유동해석)"에서 "COPPER"를 등록합니다.
④ "생성" 옆 화살표 클릭 > "등방성"에서 "Copper"를 등록합니다.
⑤ "닫기"를 클릭합니다.
① "요소망"탭 > "재료/특성"리본메뉴 > "특성"을 클릭합니다.
② "생성" 옆 화살표 클릭 > "3D..."을 선택합니다.
③ "3D 유동해석"탭을 선택합니다.
④ 이름에 "공기"를 입력합니다.
😥 미리 보기는 여기까지!
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