이론의 개요

FLOW-3D는 자유표면을 갖는 3차원 열유동 해석분야에서 가장 널리 사용되는 전산유체역학(CFD) 소프트웨어입니다.

규모의 크기에 제한 받지 않고 물리적 유동현상에 대한 3차원 해를 얻기 위해 유체의 운동방정식의 해를 구하는 특별히 개발된 수치기법을 이용하고 있습니다. 일련의 물리 및 수치적 선택을 통해 다양한 종류의 유체유동 및 열전달 현상에 FLOW-3D를 적용할 수 있습니다. 유체운동은 비선형, 과도형의 2차 미분방정식으로 기술됩니다.

유체 운동방정식을 풀기 위해 이용되어야 하는 방법을 개발하는 과학을 전산유체역학(computational fluid dynamics) 이라고 부릅니다. 이런 방정식들의 수치해는 대수표현식을 갖는 각 항들을 근사하여 계산하게 됩니다. 이렇게 얻어진 방정식들은 원래 방정식의 근사해를 계산하는데, 이 과정을 (전산)모사라고 부르며, 본 이론 설명서에는 FLOW-3D에서 이용하는 수치해석 알고리즘에 대한 내용이 기술되어 있습니다.

당사에서는 국내 고객의 편의를 위해 FLOW-3D 이론 매뉴얼을 한글로 제작하여 국내 고객에게 제공하고 있습니다.

본 자료는 국내 FLOW-3D 사용자를 위해 미국 FSI의 FLOW-3D 메뉴얼을 번역한 이론에 대한 설명자료 입니다.  따라서 원 저작자의 저작권 라이센스가 있습니다.
본 번역물은 Flow Science, Inc.의 모든 권리를 준수합니다. 본 저작물에 대한 임의 배포는 금지합니다.
FLOW-3D and TruVOF are registered trademarks in the USA and other countries.

이 사용 설명서의 한글번역은 ㈜에스티아이씨앤디 책임하에 공개하고 있습니다. 본 설명서에 관한 의견 등이 있으시면 ㈜에스티아이씨앤디(flow3d@stikorea.co.kr, 02-2026-0455)로 연락주시기 바랍니다.
Copyright 2016 (주)에스티아이씨앤디 All rights reserved.


Numerical Approximations 수치근사 Diffusion Process, Heat Conduction and Heat Transfer  확산과정, 열전도및 열전달 Diffusion Process  확산과정 내부 점성 전단(즉, 고체 경계로부터 ...
더 보기
Numerical Approximations 수치근사 Scalar Advection 스칼라 이류 압축성 연속방정식(10.1), 유체분율 방정식(10.19), 내부에너지 방정식(10.21), 그리고 난류에너지 와 소산 방정식 (10.270) 와(10.275) ...
더 보기
Numerical Approximations 수치근사 Pressure Solution Algorithm 압력 해 알고리즘 질량보존의 수치 처리는 압축성과 비압축성에서 상당히 다르다. 그러나 어느 경우든지 적합한 ...
더 보기
팬과 임펠러모델 FLOW-3D 에서 정의된 팬과 임펠러 모델은 날개의 회전율이 유체가 정상상태에 이를 때까지 많은 회전이 필요할 때 사용될 수있다 ...
더 보기
제한된 유체구조 상호작용(FSI) 기능이 탄성막과 벽모델을 이용하여 FLOW-3D 에서 가능하다. 이 모델에서 탄성막이나 탄성벽의 변형은 인접 유체유동에 영향을 미치고 교대로 ...
더 보기
어떤 물질은 전체응력 상태에서 압력과 점도외에 추가의 응력이 존재한다: 탄성응력. 점성응력은 물질의 변형율의 함수인 반면에 탄성응력은 물질의 지역 전체 변형의 ...
더 보기
여기서 고농축 입상유동이라는 명칭은 입상율의 체적율이 50% 또는 그 이상일 때를 뜻한다. 고농축시 강한 결합이 고체입자와 주변유체간에 작용하여 이 혼합물은 ...
더 보기
Numerical Approximations 수치근사 Notation 표기 지배방정식을 수치적으로 해석하는데 이용되는 유한 차분망은 폭dxi, 깊이dyj그리고 높이dzk의 직교 셀들로 구성되어 있다. 활성화된 망 ...
더 보기
Numerical Approximations 수치근사 Overview 개요 FLOW-3D는 유한차분 (또는 유한 체적)근사를 이용하여 이전 절들에서 기술된 방정식들을 수치적으로 해석한다. 유동지역은 고정 직각 ...
더 보기
Electric Field Model¶ To simulate physical processes such as movement of charged mass particles, particle and liquid dielectrophoresis, and electro-osmosis, ...
더 보기
Electric Field Model 전기장 모델 전하를가진 질량입자의 운동, 입자 및 액체 유전이동 그리고 전기삼투 같은 물리적 과정을 모사하기위해 전장의 분포가 ...
더 보기
다중 성분을 가지는, 예를 들면 유체/입자, 유체/기포, 그리고 성분들의 밀도가 다른 유체/유체 혼합물로 구성되있는 유체에서 성분들은 각기 다른 유동속도를 가지는 ...
더 보기
Auxiliary Model/Defect Tracking 결함추적 주물의 기계적 물성은 산화막, 주조 충진 시 금속안에 갇힐 수 있는 기타 이물질과 공기와 관련된 금속의 ...
더 보기
가끔 모래안의 모래 점결제의 열분해에의해 생성된 가스로부터 발생하는 가스 결함은 사형 주조 부품에서 발견된다. 계산 모델은 코어 내가스의 생성과 이송의 ...
더 보기
많은 유동 상태가 비압축성 유체를 사용하여 근사될 수 있으나 작은 밀도변화와 관련된 부력의 영향평가를 필요로 한다. 이런 경우 밀도는 보통 ...
더 보기
Auxiliary Model/Vaporization Residue 기화 잔류 1-유체 문제에서 자유표면상의 유체는 상변화 모델이 사용되면 기화하거나 응축할 수있다. 이는 경계면의 기체쪽이 일정 압력이거나 ...
더 보기
모래는 주조몰드를 만드는데 이용하는 흔한 재료이다. 이는 쉽게 임의의 형태로 성형되며, 재사용할 수 있고 적합한 구조 및 열 물성을갖는다. 추가로 ...
더 보기
General Scalar Transport / 일반 스칼라 이송 위에서 기술된 유동변수에 추가로 FLOW-3D 는 또한 일반 스칼라 양들을 사용한다.  스칼라는 유체1, ...
더 보기
Equation-of-State / 상태방정식 압축 상태방정식은 형태를 갖는다고 가정된다. ρ = ρ(p,T)          (10.40) 두 물질 문제에서 별도의 ...
더 보기
Structure Temperature Equation / 구조열방정식 입력에서 열전달 선택(IHTC > 0) 이되면 열구조의 동적 온도가 FLOW-3D 에 의해 평가된다. 열구조는 망 ...
더 보기
Fluid Energy Equations / 유체에너지방정식 압축성 또는 열유동문제에서 내부에너지방정식은 다음과 같다.           (10.21) 여기서 I 는 ...
더 보기
Fluid Interfaces and Free-Surfaces / 유체경계면과 자유표면 유체 형상은 유체제척(VOF) 함수 F (x, y, z, t)로 정의된다[HN81]. 이 함수는 단위체적당 ...
더 보기
Momentum Equations / 운동량방정식 3좌표방향의 유체속도성분(u, v, w) 에대한 운동 방정식은 약간의 추가항을 가지는 Navier-Stokes 방정식이다.         ...
더 보기
Mass Continuity Equation and Its Variations / 질량연속 방정식 및 그 변형 일반 질량 연속 방정식은         ...
더 보기
Coordinate Systems / 좌표계 해석되어야 할 미분방정식은 데카르트 좌표계 (x, y, z)로 쓰여있다. 원통형(r, θ, z) 좌표계에서 x-좌표는 반경방향으로 정의되고 ...
더 보기
Theory Overview / 이론 개요 FLOW-3D 는 일반적인 목적의 전산유체역학(CFD) 소프트웨어이다. 다양한 규모 및 물리적 유동현상에 대한 시간 및 3차원 ...
더 보기
1유체 문제에서 자유표면상의 유체는 상변화 모델이 사용되면 기화하거나 응축할 수있다. 이는 경계면의 기체쪽이 일정 압력이거나 균일 기포지역일 때 유효하다. 유체가 ...
더 보기
Bubble and Void Region Models 액체 및 기체 둘 다 존재하는 유동의 많은 계산들은 “자유표면유동”으로 이상화될 수 있다. 이런 형태의 ...
더 보기
10.3.24 Wall Heat Transfer 벽 열전달 에너지 이송방정식 선택을 사용하여 수행된 계산에서FLOW-3D는 유체와 열 구조물이라불리는 구조물질간의 열전달을 허용한다. 유체 계산은 ...
더 보기
Turbulence Models 난류모델 난류란 안정화시키려는 점성력이 불충분할 때 발생하는 불안정하고 혼란한 운동이다. 높은Reynolds수에서 유동 내에서 발생하는 자연적 불안정성은 감쇠되지 않고 ...
더 보기
Solidification Shrinkage and Porosity Models / 응고수축과 기공모델 FLOW-3D는 고압 주조, 중력 및 경동주조 그리고 원심 및 스퀴즈 주조같은 주조과정을 ...
더 보기
Shallow Water Model / 천해모델 천해유동은 수평의 규모가 수직의 규모보다 훨씬 큰유동이다. 그 예로 바다, 하구, 큰 호수,계절적 홍수,액체 코딩, ...
더 보기
10.3.20 Sediment Scour Model 퇴적물 세굴모델 퇴적 세굴모델은 입자크기, 질량밀도 임계 전단응력, 안정각 및 연행과 이송 변수 들이 서로 다른 ...
더 보기
Rigid Body Dynamics for Non-Inertial Reference Frame / 비관성기준계에 대한 강체동역학 가끔 우리는 강체 안에들어있는 유체의 움직임에 의해 영향을 받는 ...
더 보기
토양, 파쇄 암석, 스펀지와 종이들은 모두 다공매질의 예이다. 다공매질은 유체가 흐를 수 있는 연결된 간극 공간을 가지는 고형물질을 뜻한다. 미세규모에서 ...
더 보기
Lost Foam Model / 로스트폼 모델 로스트폼 주조과정에서 폼은 몰드 공간을 차지하고 금속의 유동에 저항을 미친다. 모멘텀은 로스트폼 주조과정에서 단지 ...
더 보기
Combustible Object Model / 연소물체모델 고체 추진연료의 연소는 로켓 엔진설계에 관심사이다. 이 절은 가스내 고체 추진연료의 연소를위한 모델을 기술한다. 추진연료의 ...
더 보기
Dissolving Solid Solute Model / 용해 고상용질 모델 액체 내의 고상 용질의 용해는 여러 응용분야에서 관심이 있다. 용액을 이용한 채광으로부터 음식물 ...
더 보기
General Moving Objects Model / 일반이동체모델 일반이동체(GMO)는 동적으로 유체 유동과 결합되거나 사용자가 기술한 물리적 운동의 형태를 가지는 강체이다. 이는 6개의 ...
더 보기
유체-구조 상호작용과 열응력 전개모델 유체 구조 상호작용(FSI) 과 열응력 전개모델(TSE) 은 같은 접근법을 사용한다. 즉, FLOW-3D 내에서 완전히 결합된 고체역학과 ...
더 보기