1. Abstract
본 해석에서 다루는 모델은 가솔린을 수송할 때 쓰이는 연료탱크입니다 . 탱크 내부에는 가솔린의 출렁임을 억제하기 위한 배플이 설치되어 있습니다 . 탱크 내부는 가솔린으로 가득 찬 상태가 아니기 때문에 액체와 기체를 분리하는 자유수면을 가집니다 .
이 자유수면이 유동에 미치는 영향을 해석에 반영하기 위해서는 자유수면 모듈을 활용해야 합니다 . 본 테크노트에서는 자유수면 기능과 탱크 내 유동해석을 하는 방법에 대해 상세하게 다룰 것입니다
2. Technology 배경
2-1. 자유수면 해석
자유수면 기능은 자유수면을 계산하는 모듈입니다 레벨세트 알고리듬은 ODDLS (overlapping domain decomposition level set) 기능을 이용하는 것으로 자유수면의 변동이 크고 복잡할 때 유리합니다 .
본 테크노트에서는 탱크의 흔들림에 따른 수면의 변화를 분석할 것이기 때문에 레벨세트 기능을 이용하여 해석을 진행하였습니다.
(a) 펌프수조 자유수면 해석 (b) 선박주변 유동해석
그림1 자유수면 해석사례
일반적으로 자유수면은 기체와 액체의 경계면을 해석하게 됩니다 . 이런 경우 기체와 액체의 밀도 , 점도가 1000 배 정도 차이가 나기 때문에 기체의 영향을 무시할 수 있을 정도입니다 . 이러한 경우 단상유동 (monophase) 레벨세트 기법으로 해석할 수 있으며 , 자유수면의 정확성을 유지하면서 해석시간을 단축할 수 있는 장점이 있습니다.
2-2. 레벨세트
레벨세트 알고리즘 은 유체 간 인터페이스에서 물성치의 불연속성으로 인한 해석 결과의 오차를 최소화하기 위해 ODDLS 기법을 적용합니다 . ODDLS 기법의 기본적인 개념은 인터페이스를 공유하는 해석 영역을 각각 인터페이스를 포함하는 해석 영역으로 분해하여 해석하는 것입니다.
그림2 ODDLS 개념도
3. Technology 이론
3-1. 예제 설명
예제는 다음 그림과 같이 베플이 설치된 휘발유 탱크입니다
탱크 안의 휘발유는 y 축 방향으로 흔들리는데 진동수는 4Hz 입니다 휘발유가 받는 가속도는 다음의 함수를 따릅니다. 10* sin(8*𝛑*t). 본 예제는 정기 교육을 이수하신 분을 기준으로 작성되었습니다.
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