전산유체역학18 CFD에 의한 유체 유동 문제 해석 CFD에 의한 유체 유동 문제 해석에 관하여 알아보도록 하자. 유체 유동 문제를 푸는 데 있어서 알아야 할 점은 근간을 이루는 물리적 현상은 복잡하며, CFD 코드로 획득한 데이터는 아무리 결과가 좋아도 그 물리적 현상 이상이 될 수는 없으며, 또한 아무리 나빠도 작업자의 스킬 이하로 되지는 않는다는 사실이다. 두 번째 이슈부터 고려하자면, 코드의 사용자는 많은 분야에서 경험과 스킬을 가지고 있어야 한다. CFD 시뮬레이션을 세팅하고 실행하기 이전에 풀고자 하는 유동 문제를 확인하고 그 물리적 및 화학적 현상을 토대로 수식화하는 과정이 있다. 이때 문제를 2차원으로 모델링 할 것인지 아니면 3차원으로 할 것인지, 공기의 밀도를 정함에 있어서 주위 온도나 압력의 변화를 고려할 것인지, 난류 방정식을 포함할.. 2022. 8. 29. 공학에서의 모델링 공학에서의 모델링에 대해서 알아보자. 공학적 장치 또는 과정은 실험적으로 또는 해석적으로 연구될 수 있다. 실험적 접근법은 실제로 물리적 시스템을 다루는 이점을 가지며, 원하는 양은 측정에 의해 실험 오차의 한계 내에서 결정된다. 그러나 이 접근법은 비용이 많이 들고, 시간이 많이 들며, 따라서 종종 비실세 적이다. 그 외에도 연구 중인 시스템이 존재조차 하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 건물의 전체 난방과 배관 시스템은 통상적으로 그 건물이 주어진 시방서에 따라 실제로 지어지기 전에 크기가 결정되어야만 한다. 해석적 접근법은 빠르고 비싸지 않다는 이점을 갖지만, 산출 결과는 해석에서 사용한 가정, 근사와 이산화의 정확도에 의존한다. 공학 연구에서는 해석을 통하여 선택의 수를 단지 몇 개 줄이고, 그다.. 2022. 8. 23. 에너지 보존 법칙(3) 2022.08.25 - [유체역학] - 유체란 무엇인가? 지난 시간에 이은 마지막 에너지 보존 법칙에 관한 설명이다. 에너지 보존의 법칙은 20세기에 들어와서 질량-에너지 보존의 법칙으로 거듭나게 되는데, 이는 중성자의 발견과 함께 시작된다. 이탈리아의 페르미는 중성자의 발견과 동시에, 중성자를 원자핵에 충돌시켜 하나의 원소를 다른 원소로 변환하는 연구를 시작하였다. 1938년 독일의 오토 한과 슈트라스만이 페르미의 실험을 해석하였는데 이는 초우라늄원소가 아니라 우라늄이 정확히 두 개로 분열되고 그사이에 미세 질량들이 소멸하여 에너지가 발생하였다는 것을 밝혀냈다. 그들은 원자핵 분열 현상이라고 불렀다. 그 후 알버트 아인슈타인은 질량들은 질량에 광속에 제곱을 곱한 것과 같은 에너지를 가진다고 증명하여 질.. 2022. 8. 1. 에너지 보존 법칙(2) 지난 시간에 이어서, 에너지 보존 법칙에 관하여 설명하도록 하겠다. 1840년대 줄이 열의 역학적 이론을 천명함으로써 에너지 보존 원리와 역학적 설명 프로그램 사이에 연결고리가 마련되었다. 1840년대 초 줄의 연구는 전기장치의 개선과 전기화학에 집중되어 있었다. 패러데이와 데이비는 화학적 친화성의 전기이론을 정식화하려 했으며, 줄은 이 전기이론을 더 다듬어 상호변환과 정량적인 동등함을 밝힘으로써 전기 현상과 화학 현상과 열 현상을 통합하려 했다. 줄은 역학적 열과 일 사이의 정량적 관계를 측정하기 위해서 역학적 일로부터 전류를 만들어내고 다시 이로부터 열을 만들어내는 전기장치를 고안했다. 이 전기 장치를 사용하여 열과 역학적 일 사이의 수치적 관계를 계산할 수 있었다. 줄은 곧 역학적 일이 마찰로 직접.. 2022. 7. 31. 에너지 보존 법칙(1) 에너지 보존 법칙에 관하여 설명해보자. 에너지 보존 법칙에 따르면 에너지는 형태를 바꾸거나 다른 곳으로 전달할 수 있을 뿐이며, 생성 또는 사라질 수 없다. 따라서, 항상 일정하게 유지된다는 것을 가정한 것이다. 예를 들어 설명하면, 화약의 화학에너지가 총알의 운동에너지로 변환되어 힘을 받는 것, 그리고 롤러코스터에서 중력에 의한 에너지가 운동에너지로 변환되는 것이 그 예이다. 20세기에서 에너지 보존 법칙은 아인슈타인의 특수 상대성이론을 통해 질량-에너지 보존 법칙으로 확장되었다. 특수 상대성이론에 따르면 질량은 에너지의 한 종류이고 기준 관성계에 따라 측정되는 값이 다를 수는 있지만 같은 관성계에서 시간의 변화에 대해서 불변이다. 열역학에서의 에너지 보존 법칙은 열역학 제1 법칙이라고 불린다. 에너지.. 2022. 7. 30. 전산유체 역학이란? 전산 유체 역학(CFD, Computational fluid dynamics)은 유체 현상을 기술한 비선형 편미분 방정식으로 알려져 있는 나비에 스톡스 방정식 (Navier-Stokes Equations)을 유한 차분법 (Finite Difference Method, FDM), 유한 요소법 (Finite Element Method, FEM), 유한 체적법(Finite Volume Method, FVM) 등을 활용하여 이산화 방법을 활용하여 대수 방정식으로 변환하여 수치해석적 방법으로 (numerical methods) 특정 알고리즘을 사용해 유체 유동 문제를 해석하는 것을 뜻한다. 컴퓨터를 활용하여 특정 공학 문제에서의 유체 및 기체의 상호작용을 해석 한다. 그러나, 식을 가정을 활용해 간단화 시키거나,.. 2022. 7. 22. 이전 1 2 3 다음