Joule Heating

Joule Heating

Joule heating과 electrothermal effect두개 모두를 이해하는 것은 micro devices의 적정한 설계를 하는데 중요한 요소입니다. FLOW-3D는 이러한 분야에 유용한 유동 시뮬레이션으로 사용되며 실질적인 과정을 모형화 할 수 있습니다.

Simulation of a Conducting Di-electric Fluid placed over Electrodes

Simulating electric potential with FLOW-3D

Joule heating은 전류가 유체와 같은 전도성 물질을 통과 할 때 발생합니다. microscopic level 에서 Joule heating은 움직이는 대전 입자 사이의 상호 작용에 의해 발생합니다. 추가적으로 유체 유동을 일으키는 전기장 하에 있다면 유체는 di-electric, polarization이 발생될 것입니다. FLOW-3D는 이러한 전기-동력학에 대한 효과를 정확히 포착할 수 있음을 아래이 예에서 볼 수 있습니다

아래 왼쪽 이미지는 세포 배양 챔버에서의 전극의 배치를 도시합니다. 파란색 전극은 9V의 양의 전위이고 핑크 전극은 동일한 음의 전위 -9V 입니다. 전도성 유체는 전극 위에 배치됩니다. 유체는 di-electric 상수의 값으로 주어지고, 이는 polarization을 유발합니다. 시간이 지남에 따라, 전기장을 따라 가는 유체의 편광 입자는 유체의 속도를 따르게 됩니다. (the electric field is shown in top left of the animation below).

이 시뮬레이션은 주울 가열로 인해 유체의 온도 상승을 보여줍니다. 온도는 시뮬레이션 마지막까지 500 °C까지 상승하고 시뮬레이션의 우측 절반에 보여준 바대로 FLOW-3D는 전기장 내부 di-electric fluid 유체 유동 현상을 보여줍니다. 유선은 유체 유동을 시각화하기 위해 FlowSight을 사용하여 도시화 되고, 전기장 강도에 의해 컬러화됩니다. 편광 입자가 전기장에 의해 주위로 이동하는 시간이 지남에 따라 독특한 순환 cell유체가 분명히 형성됩니다. 시뮬레이션의 왼쪽 상단 그래프는 전기장의 크기 윤곽을 보여줍니다.

Simulate Resistance Heating in Bubble Jet Printheads

열 기포 구동(Thermal bubble-driven) 프린트 헤드는 잉크의 작은 부피를 기화시키는 여러 방식을 필요로 합니다. 생성 된 증기 거품은 수백만의 다른 방울과 함께 인쇄 된 이미지를 생성, 작은 물방울을 만들어 노즐을 통해 잉크로 나오게 됩니다. 잉크를 가열하는 일반적인 방법은 저항, 즉, 주울 가열을 발생하기 위해 금속의 얇은 층을 통해 전류를 전달하는 것입니다.

This FLOW-3D simulation shows a thermal bubble opening, where the heating element is inside the base.

정확한 양의 열이 생성되도록 기간과 전기적 펄스의 주기와 크기가 주의 깊게 선택 되어야 합니다. 너무 적은 열은 잉크가 증발되지 않습니다. 너무 많은 열은 물방울이 너무 커서 프린트 헤드에 손상의 원인이 됩니다. FLOW-3D는 열 버블 제트 프린트 헤드에 있는 많은 복잡하게 얽혀있는 물리적 과정을 시뮬레이션하는 데 필요한 모든 도구를 제공합니다.

Thermal Bubble Jets

Thermal Bubble Jets

잉크젯은 높은 품질의 디지털 인쇄를 생산하기 위해 생성되는 몇 가지 방법이 있습니다. 하나의 효과적인 방법은 노즐에서 잉크를 밀어 확장 및 토출되는 잉크를 밀어 다시 노즐 안으로 잉크를 빨아 잉크의 증기 거품을 만드는 것입니다. 이 유체 동력학 공정은 유체와 증기 모두에 대해서 열전달, 상 변화, 압력 역학의 복잡한 혼합을 포함하게 됩니다.

Bubble Modeling Options

  • Adiabatic Vapor Bubbles—No heat exchange to surroundings
  • Vapor Bubbles with Heat Transfer—Heat is transferred to/from fluid and solids
  • Vapor Bubbles—Heat Transfer and Vaporization/Condensation

Alternative Drop Ejector Architecture from Eastman Kodak

Comparison between physical experiments (top row) and simulation (bottom row) – Early experimental device configuration. Image courtesy of Eastman Kodak.

전류가 상기 이젝터의 베이스에 heater를 통과 할 때 아래 그림 어떻게 증기 기포가 형성되는지를 나타냅니다. 잉크의 증발에 의한 버블 형성은 운동 이론 상 변화 모델의 적용을 받습니다. 거품을 확장하기 시작하고 증기 기포의 표면에 응축 냉각 직후의 원인이 차례로 핀치 오프 노즐에서 추력 잉크를 일으키고 붕괴합니다. 표면 장력과 점성 힘은 잉크젯 및 이산 방울로의 전환의 역학을 크게 적용 받습니다.

Thermal Bubble Videos

Electro-osmosis

Electro-osmosis

Electro-osmosis 는 전기장이 전기 이중층 (double layer) 고체의 본질적 속성에 적용되는 경우 발생하는 유체 흐름을 말합니다. 이 현상 미세 유체 응용 프로그램에 대한 상당한 실제적 중요성이 있음을 증명되었습니다. FLOW-3Dfree surface가 있고 없을 때 one 또는two-fluid 일때에 combined pressure-electro-osmotic-driven 모델링을 가능하게 합니다.

Micro-pumps

Microchannel 안에 deep slot들을 생성하고 채널에 걸린 전위를 인가함으로써, 유체 유동은 MEMS 스케일 펌프를 제어 할 수 있습니다. 적용된 전위를 조정함으로써 유량 제어될 수 있습니다. 아래 동영상은 micro-pump를 사용하기 위한 electro-osmosis응용 프로그램을 보여 줍니다.

그 위의 예에서 보는 바와 같이FLOW-3D는 복잡하고 전개되는 유동장을 시공간에 streamline을 정확하게 나타냅니다. 이 애니메이션의 유선과 입자들은 이 펌프를 디자인 함에 재순환 구역을 따내면서는 비효율이 있는 부분을 보여 줍니다. 모든 흐름이 효율적으로 전진 할 때 이러한 영역은 효율적으로 줄일 수 있습니다.

Velocity Profile Evolution of an Electro-Osmotic Micro Pump

그 시뮬레이션 아래는 슬롯 사이의 흐름 방향 속도의 변경을 보여 줍니다. Velocities 기름 방울들이no-slip 조건 때문에 슬롯 벽에 접근하고 제로로 한다. 아래 시뮬레이션은 슬롯 사이의 흐름 방향 속도의 전개를 보여 줍니다. 시간이 지남에 따라 높은 유동 속도와 유체의 혼합으로 인해 일정하고 선형 형태가 됩니다.

 

Micromixing

위의 애니메이션에서, 불균일한 전위가 마이크로 채널의 벽의 채널 안에 있는 나선형 흐름을 유도하도록 생성됩니다. FLOW-3D는 유체의 stretching과folding하는 것처럼 시각적으로는marker-particle로 보여지는 바와 같이 혼합 효과를 분명히 보여주고 있습니다.

Passive Mixing

 

Passive Mixing

Passive Mixing and Concentration Tracking Using Scalars

개요도는 얼마나 작은 혼합 길이가 필요한지 보여줄 수 있습니다. 순수한 액체는 맨 위에 들어가고, 혼합물은 바닥으로 들어갈 것입니다. 흐름은 왼쪽에서 오른쪽으로 진행됩니다. 이상적으로, 두 스트림은 완전히 2000 micron 챔버의 끝단부에서 혼합 될 것입니다.

마이크로 채널/챔버 내의 유체의 다중 스트림 혼합은 바이오 분석 시스템에서 매우 중요합니다. 일반적으로 이러한 공정은 짧은 혼합 길이와 시간내에 발생해야 합니다. 패시브 마이크로 믹서는 혼합을 유도하는 마이크로 채널 형상을 사용합니다.

여기에서는 liquid plus reagent side가 혼합 농도를 표시하는 패시브 스칼라를 사용한 것을 도식화하여 보여줍니다. 이 경우, 두 유체는 거의 동일한 점성을 가지고 있지만 FLOW-3D는 상이한 점성 및 밀도를 잘 혼합할 수 있는 모델링 능력을 가지고 있습니다.

 

패시브 마이크로 채널 혼합 공정 데모.
색상은 서로 다른 두 유체 (블루 = 순수 액,  빨간색= 액체 +시약)의 농도를 나타냅니다.

Microdispensers

Microdispensers

Retracting Fluid Dispenser

이 예는 retracting fluid dispenser의 시뮬레이션을 보여줍니다. 여기에서의 주요 관심사는 정확하게 분배되는 유체의 볼륨과 얼마나 다시 dispenser로 다시 돌아오는지이다. 노즐의 직경은 단지 1mm이며, 모세관 유동과 동일한 기판 상에 증착 된 유체의 양을 지시하기 때문에 이 스케일 표면 장력에 중요하다. 수지와 같은 유체 분배기 노즐과 기판 사이에 소정의 접촉 각도 좌표 모델은 이러한 효과를 설명 할 수있다. 또한, 이동 객체 모델(Moving Objects Model)은 디스펜서 움직임을 시뮬레이션하기 위해 사용되었다. Modeling the complexities of small, transient, free-surface flows along with moving objects can be easily accomplished using FLOW-3D. 작고 일시적인 움직이는 물체와 함께 흐르는 자유표면 모델 복잡성은 FLOW-3D를 사용하여 쉽게 구현할 수 있습니다.

Fluid dispenser: 3-D view of the computational domain

2-D animation of the retracting fluid dispenser in action, colored by pressure distribution

Drug Delivery

Drug Delivery

정맥 주사 바늘을 통한 약물 전달은 의사의 사무실이나 병원에서 일반적이다. 당신이 아이를 예방 접종을 받고 또는 업데이트 된 파상풍 주사를 받고 있는 등의 많은 약은 주사 바늘로 투여받습니다.

아래는 FLOW-3D Moving Objects Model과 원통좌표계를 연계시켜 주사바늘의 transient, free-surface simulation을 한 결과를 보여주고 있습니다. 주사기의 단면은 수 mm인 반면 바늘은 수백 마이크로미터로 작습니다. 시간 종속된 강제속도는 운동을 생성하고자 plunger에 적용됩니다.

이 애플리케이션에서는 shear thinning 유체를 압박하면서, 플런저에 필요한 분사 힘을 이해하는 것이 중요합니다. FLOW-3D의 non-Newtonian viscosity model은 이런 효과를 설명하는 데 유용하게 사용됩니다.

FLOW-3D는 thixotropic fluids, temperature-dependent viscosity, a Carreau model 또는 power law 등과 같은 점성효과를 표현하는 기능을 가지고 있습니다. 변형과 전단 응력은 단백질 또는 세포 손상 여부를 결정하기 위해 계산됩니다.

Pressure and velocity contours in a injection syringe squeezing a shear thinning fluid

FLOW-3D는 얇은 전단 의료 유체의 다양한 솔루션을 위한 플런저 및 변형율에 적용되는 transient injection force를 예측하는 데 사용됩니다. 의료 유체는 주사기 바늘 끝에서 shear thinning 통해 높은 변형을 통과하는 것이 필수 구성 요소입니다. FLOW-3D는 바늘을 통해 통로에 유체가 겪는 왜곡뿐만 아니라 자동화 된 주입에 대해 플런저에 발생하는 힘을 분석하는 다양한 주사기 바늘 형상과 유체를 모델링하는데 사용될 수 있습니다.

Simulation of a medical injection needle where the injection force on the plunger is computed while squeezing out a shear thinning fluid.

Dissolution

Dissolution

Medical Test Strips

의료 테스트 스트립은 최근 몇 년 동안 상당한 발전을 하여 신속한 진단 및 관련 생물의학 매개 변수의 결정에 사용됩니다.  지금까지 개발된 기하학적 구조와 흡착 양털모양의 구조, 새로 정밀하게 제작된 마이크로 채널과 기존의 스트립은 마이크로 엔지니어링을 통해 지금 가능합니다. 이러한 미세 구조의 적절한 기하학적 디자인은 모세관 중심의 흐름을 선택적으로 제어 할 수 있습니다. FLOW-3D는 이러한 스트립의 설계를 최적화하기 위해 사용될 수 있습니다.

Volume rendering of a salt dissolution simulation, visualized with FlowSight, FLOW-3D‘s state-of-the-art postprocessor.

의학에서 특히 여러 응용 분야에서 소금 또는 아세트아미노펜, 페니실린, 또는 설탕 등  고체 유형에 관계 없이, 유체 안에서 얼마나 빨리 그리고 얼마나 많은 고체가 용해되는지 이해하는 것은 매우 중요합니다.  고체를 녹이는 방법은혈압, 또는 신장에 부담이 발생할 있습니다. 또한, 많은 제약사의 알약은 조밀하거나 더 수용성이거나 또는 고체 주위의 매체와 상호 작용 하방법에 직접 영향을 주는 속성이 있습니다. FLOW-3D를 이용하여 이러한 매개 변수 모두의  다양한 변화를 알 수 있습니다.

모델링 기능 섹션에서 소금 용해 모델에 대해 자세히 알아보십시오.

Active Mixing

Active Mixing

Active mixers 는 혼합을 용이하게 하는 기계장치를 시뮬레이션 합니다. 이 예에서는 마그네틱 교반 막대(외부 회전 장계에 의해 구동)가 혼합을 유도하기 위해 사용되었습니다. 이 시뮬레이션은 마그네틱 교반 막대를 시뮬레이션하기 위해 이동개체모델(Moving Object model)을 사용합니다. 막대의 자기 상호 작용은 포함하지 않고, 막대 대신 회전속도(RPM)는 정해진 움직임으로 집적 지정됩니다. 이 경우 농도변화가 없습니다. 더우기 FLOW-3D 는 쉽게 혼화성 또는 비혼화성 액체 같은 여러 밀도 성분을 시뮬레이션 할 수 있습니다. FLOW-3D 에서 비 혼화성 유체의 분리는 drift relationship에 기반합니다.

이 시뮬레이션에서는 액티브 마이크로 믹싱 프로세스를 보여줍니다.
( The flow is from left to right. This is a one-fluid simulation with the bottom half (red) being seeded with passive scalars, or tracers, and therefore there is no density gradient. )

Filters

Filters

FLOW-3D안의 다공성 미디어(porous media) 모델은 필터의 유동을 시뮬레이션 하는데 적합합니다. 또한 미립자를 포착하고 드래그를 최소화 시키려는 최적 설계를 결정하기 위해 잘 적용 할 수 있는 다양한 식들을 지원합니다. 입자는 입자의 궤도를 결정하는 크기 나 질량의 범위를 주어 모델링 될 수 있습니다. 분석 될 수 있는 데이터 출력은 속도 프로파일, 체류 시간, 유체에 의해 이동 거리, 변형 속도, 및 스트림 라인을 포함합니다. . 막힘을 예측하는 기능 및 사용자 정의를 통해 생성 된 추가 드래그를 확장하는 데에도 용이하며 Flow Science는다양한 수치 서브루틴을 보유하고 있습니다.

Transient calculation of entrained air in a degas bottle simulation.

Gear Interaction

Gear Interaction

Production Pipe

Production Pipe

생산 파이프의 세척 과정에서 유체가 위로 흘러도 고밀도 입자가 가라 앉을 수 있습니다.

우리는 침전 입자를 포착하도록 장치를 설계 할 수 있습니다. 파이프 중앙에 있는 “버킷”이 그러한 잠재적 장치 중 하나입니다. 유동 변위로 인해 버킷 외부의 상류 속도는 고밀도 입자에 대한 침전 속도보다 높으며 버킷 내부에 모여 있습니다.

표시된 설계에서 버킷 주변의 상향 유체 속도는 입자 안정화 속도보다 높습니다. 이로 인해 입자가 버킷과 파이프 벽 사이의 틈새를 통해 빠져 나갈 수 없습니다. 따라서 시뮬레이션된 입자는 버킷을 통과하여 아래에 정착하지 않습니다.

Contact Line Insights

Contact Line Insights

FLOW-3D의 수치 모델링 기능은 코팅 성능 향상에 관심이 있는 엔지니어에게 이상적입니다. 계산 시뮬레이션은 코팅 흐름에 영향을 미치는 다양한 물리적 공정의 상대적 중요성과 효과를 연구하는 훌륭한 방법입니다. 물리적 테스트에서 프로세스를 분리하거나 해당 프로세스의 규모를 임의로 조정하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다. 이 섹션에서는 리 블릿 형성(rivulet formation), 핑거링(fingering), 증발, 거친 표면 위의 접촉선 이동 및 유체 흡수와 관련하여 FLOW-3D의 정적 및 동적 접촉각 처리에 대해 설명합니다.

Static and Dynamic Contact Angles

FLOW-3D는 입력으로 설정된 정적 접촉각의 함수로 동적 접촉각과 자유 표면 인터페이스에서 작용하는 관련 힘을 정확하게 계산하여 유체의 소수성을 캡처 할 수 있습니다. 아래 시뮬레이션은 물방울이 경사면 아래로 이동함에 따라 정적 접촉각이 동적 접촉각에 미치는 영향을 보여줍니다.

L.M. Hocking 박사는 그의 저서 [“A moving fluid interface on a rough surface,” J. Fluid Mech., 76, 801, (1976)]에서 표면에 미세한 요철이 흐름 구조를 유도하기 때문에 Contact line이 고체 표면을 통해 이동할 수 있으며 이는 거시적 관점에서 “velocity slip”로 해석 될 수 있다고 했습니다.

이 가설에 대한 전산 해석은 FLOW-3D를 이용하여 쉽게 수행됩니다. 선택된 테스트는 가로, 규칙적으로 이격 된 직사각형 슬롯 패턴 이차원 고체 표면 구성됩니다. 슬롯은 2mm 깊이 10mm 폭, 그리고 그들 사이 폭 10mm 고체 조각을 갖고 이격 됩니다. 이 크기는 전형적으로 상대적으로 부드러운 표면에 긁힌 모양입니다. 액체와 고체 사이의 정적인 접촉각이 60 °가 되도록 선택 하였습니다. 작동 유체는 물로 선정되었고 시험은 채널을 통해 속도30cm / s의 평균 물높이 15mm의 채널의 바닥에 있는 거친 표면을 두고 구동 이루어져 있습니다. 채널의 상단은 free-slip boundary로 정해집니다.

Hocking의 주장대로 micro-scale 교란이 Large scale 관점에서 보았을 때 계산된 속도장으로 보면 velocity slip의 한 종류로서 해석 될 수 있습니다. 아래는 계산된 수평 속도 분포를 나타내고 있습니다. 이것은 표면 바로 위에 제어 볼륨 층의 계산 된 수평 속도 분포를 제공하는 X-Y 플롯에 그래픽으로 보여 주고 있습니다. 격자 미세화에 의해 표면의 고체 부분의 윗쪽 속도가 영이 되는 경향이 있지만, 슬롯들 위에 있는 속도는 영이 안되게 유지됩니다. 많은 요철 위의 이러한 속도의 평균은 효과적인 슬립으로 해석 될 수 있는 non-zero 수평 이송 속도를 일으킵니다.

Evaporative Effects

분산된 고체 물질을 포함하는 액체 방울이 고체 표면에서 건조되면 고체 물질이 침전물로 남습니다. 이 퇴적물의 패턴은 많은 인쇄, 청소 및 코팅 공정에 중요한 의미를 갖습니다. 한 가지 유형의 침전물의 전형적인 예는 왼쪽 이미지와 같이 유출 된 커피 조각의 둘레를 따라 링 얼룩이 형성되는 “커피 링”문제입니다. 이러한 유형의 링 침전물은 액체의 증발로 인한 표면 장력 구동 흐름의 결과로 발생하며, 특히 방울 주변에서 발생합니다 [1].

Drying

건조는 코팅 공정의 중요한 부분입니다. 잘 도포된 코팅은 건조 결함으로 인해 완전히 손상될 수 있습니다. 건조 중에 온도 및 용질 구배는 밀도 및 표면 장력 구배로 인해 코팅 내 흐름을 유도 할 수 있으며, 이로 인해 잠재적으로 코팅 품질이 손상 될 수 있습니다. FLOW-3D의 증발 잔류물 모델을 통해 사용자는 건조로 인한 흐름을 시뮬레이션하고 값 비싼 물리적 실험에 소요되는 시간을 줄일 수 있습니다.

FLOW-3D’s evaporation residue model simulates a 3D view of residue formed from toluene after drying (magnified 30x)

Modeling Ring Formation

FLOW-3D는 증발이 가장 큰 접촉 라인에서의 증착으로 인해 에지 고정이 발생 함을 보여줍니다.

링 형성 모델링
증발에 의해 접촉 라인에서 생성 된 흐름 시뮬레이션
증발은 증발로 인한 열 손실로 인해 액체를 냉각시킵니다 (색상은 온도를 나타냄). 동시에 고체 표면은 전도에 의해 액체를 가열합니다. 증발은 접촉 라인 근처에서 가장 크므로 액체가 접촉 라인을 향해 흐르게하여 정적 상태를 다시 설정합니다. 최종 결과는 액체가 완전히 증발하는 액체 가장자리에 부유 고체가 증착됩니다.

FLOW-3D의 접촉 선 고정 모델에 대해 자세히 알아보십시오.

Simulation of flow generated at a contact line by evaporation

Absorption

Absorption

paper substrate에 대한 물방울의 충격 및 흡수는 전산 유체 역학 소프트웨어로 연구 할 수 있습니다. 여기에서 FLOW-3D는 표면 장력, 접촉각 및 점도와 관련하여 유체 전면의 전파를 살펴보면서 섬유층에 액적 충돌을 시뮬레이션하는 데 사용됩니다.

아래의 FLOW-3D 시뮬레이션에서 물방울 직경이 40 마이크론이며 초기 하향 속도는 300cm / s입니다. 기판은 종이이며 두께는 20 미크론이며 주어진 다공성은 30 %입니다.

Slot Coating

Slot Die Coating

FLOW-3D는 슬롯 다이 코팅의 산업 연구 및 설계에 사용됩니다. 슬롯 다이 코팅에서 유체는 슬롯에서 슬롯에 매우 가까운 곳에 위치한 빠르게 움직이는 기판 위로 강제 배출됩니다. 때로는 여러 슬롯을 사용하여 여러 재료의 레이어드 코팅을 만들기도 합니다. 많은 산업에서 슬롯 다이 코팅 기계는 상대적으로 단순하기 때문에 슬롯 다이코팅이 사용됩니다. 슬롯 다이 코팅의 또 다른 이점은 나노미터 단위로 측정한 코팅 두께에서도 높은 코팅 균일성 비율입니다.

아래 예에서, 한 슬롯은 120미크론 두께의 뉴턴이 아닌 재료를 오른쪽에서 왼쪽으로 움직이는 기질에 적용하고 있습니다.

FLOW-3D에서 유체-솔리드 접촉 선과 접촉각은 흐름의 전체 역학의 일부로 자동으로 계산됩니다. 이것은 슬롯과 웹(Web) 사이의 영역에서 세 개의 개별 접촉 선이 발생하는이 예에서 잘 설명됩니다.

Case Study

Roche Diagnostics GmbH가 2014년 FLOW-3D 유럽 사용자 컨퍼런스에서 발표한 산업 사례 연구의 이 이미지는 진공 보조 장치가 없는 슬롯 다이 코팅의 3D 모델을 보여줍니다. 왼쪽 상단에 그려진 실험과 FLOW-3D로 수행된 시뮬레이션 사이에는 훌륭하게 일치하고 있습니다.

Simulation of a slot die coating without vacuum assist, courtesy Roche Diagnostics GmbH

Slot Die Design

아래에 표시된 3M의 FLOW-3D 시뮬레이션은 슬롯 다이의 내부 캐비티 내부의 유체 체류 시간을 보여줍니다. 슬롯 다이 설계는 코팅 프로세스의 성공에 매우 중요하며 코팅 액의 유변학(rheology)에 따라 다릅니다.

Simulation courtesy of 3M

Two-Layer Slot Coating

왼쪽의 시계열 이미지에서 보면 웹(web)이 이동되고, 슬롯 코팅 다이는 두 개의 슬롯에서 서로 다른 물성의 두 유체가 나오고 있습니다. two-layer slot die를 사용하는 이점은 코팅기의 die station의 수를 감소시킬 수 있는 것입니다. 그러나, 단일 층의 경우에는 존재하지 않는 이층 슬롯 코팅에 존재하는 많은 문제점들이 나타납니다. 두 개의 유체 층 사이의 계면(interface), 보통은 혼합될 수 있는 물성을 가진 Interlayer 는 die surfae에 안정적으로 잘 고정되어야 합니다. 그리고 Interlayer 부근이 순환은 두 유체의 혼합을 막기 위해 최소화 되어야만 합니다. 일반적으로 이것들은 각각의 유체의 밀도, 점도 및 유량이 배출율을 조작함으로써 제어될 수 있습니다.

Start-Up of Slot Coating

슬롯 코터를 이용하여 연속 코팅 공정을 시작하면 시작부터 폐기해야 불완전한 재료의 양을 감소시키기 위해, 가능한 한 빨리 균일한 wettig을 수립하는 것이 바람직합니다. Wet start 기술은 잉크가 웹에 가까워지기 전에 슬롯에서 잘 빠져 나오는 것 보장하는 중요한 기술중의 하나입니다. 이 예에서, web은 액체의 상류 및 하류 모두 압착 슬롯을 향해 이동된다.

슬롯 장치의 경사진 앞쪽면에 유체를 위로 밀어올리는 약간 늦은 적당한 접근 속도는 슬롯장치의 더 나은 성능을 제공합니다.

 

 

Slide Coating

Slide Coating

모든 코팅 공정은 코팅 물질이 정상 상태에 도달하기 전에 큰 변형을 겪게 되는 초기 전개 시기(startup period)를 가집니다. 초기 전개 시기의 좋은 특성들은 유체의 낭비를 감소시키고 공정을 기술자가 원하는 범위 내에서 작동시키게 합니다.

다층 커튼 코팅 공정의 경우, 아래 시뮬레이션에서 볼 수 있듯이 유체가 슬롯 다이에서 배출된 다음 물질이 중력에 노출 될 수 있습니다.

유체층은 일반적으로 서로 다른 특성을 갖지만 자주 혼합되기 때문에 층 사이의 계면 장력이 작습니다. 특히 중요한 것은 다이면에서 정적 접촉 라인의 위치와 안정성, 그리고 유체가 이동 표면과 처음 만나는 동적 접촉 라인입니다. 이 위치는 유체 흐름 속도, 움직이는 기판의 속도 및 동적 접촉 상류의 공기 공간의 진공 양에 의해 영향을받습니다. 또한 중요한 것은 각 유체 사이에 날카로운 중간층을 유지하는 것입니다. FLOW-3D는 완전히 일시적인 3 차원 흐름 모델이므로 시작하는 동안 프로세스의 일시적인 동작을 시뮬레이션 할 수 있습니다.

Startup of a multi-layer slide coating

모든 코팅 공정에는 일정한 조건을 달성하기 전에 코팅 재료가 큰 변형을 겪는 일종의 시작 기간이 포함됩니다. 시작 프로세스의 우수한 특성화는 낭비를 줄이고 프로세스가 원하는 한계 내에서 작동하는지 확인하는 데 중요합니다. 다양한 섭동에 대한 코팅 흐름의 일시적인 반응에 대한 유사한 이해가 또한 바람직하여 코팅 비드의 파손 및 코팅의 불균일성을 방지 할 수 있습니다.

Roll Coating

Roll Coating

롤 코팅 공정은 직물, 접착제 및 실란트를 다루는 산업을 포함한 다양한 산업에서 일반적으로 많이 사용하는 공정입니다. FLOW-3D는 공정 엔지니어와 과학자에게 다양한 재료 특성과 코팅 방식을 평가하여 결함의 원인을 식별하고 롤 코팅 공정 매개 변수를 최적화 할 수있는 기능을 제공합니다.

1-D Gradient generator with de-coupled convection and diffusion

이러한 예에서 속도 유선은 롤 코팅 공정에서 흔히 볼 수있는 전방 (상단), 후방 (중간) 및 고갈 (하단) 작동 방식에 대해 플롯됩니다. FLOW-3D는 연구자들에게 롤 속도 및 재료 특성과 같은 요소와 동적 접촉 라인의 안정성에 미치는 영향뿐만 아니라 공기 혼입, 리브 및 비 균일 에지 프로파일과 같은 결함에 대한 기여도를 분석 할 수있는 기능을 제공합니다.

인쇄 공정 중 산업에서는 종종 인쇄면에 잉크를 전달하고 적용하는 롤 코팅(roll coating) 이라고 불리는 기술을 사용합니다. 이 공정에서 통상적으로 잉크 유액은 두 개의 회전하는 실린더 사이의 좁은 갭(gap)으로 흘러 들어갑니다.

FLOW-3D를 사용하는 이 1D microfluidic palette 시뮬레이션에서 주 중앙 마이크로 채널에서 대류 Cells의 clean decoupling을 플롯된 유선을 통해 확인할 수 있습니다. 이 흐름은 모두 대류 장치에만 제한되며 단일 장치조차도 마이크로 채널로 누출되지 않아 대류 및 확산의 탁월한 분리를 나타냅니다. 소스 농도의 변화는 플롯에서 볼 수 있으며 애니메이션이 끝날 때까지 시각적으로 일정해집니다.

Ribbing Instabilities

아래에 표시된 전 방향 롤 코팅 시뮬레이션에서 FLOW-3D는 Lee, et al [1]에 설명 된대로 증가 된 롤 속도와 관련된 리브 불안정성의 시작을 정확하게 포착합니다. 이 모델은 단일 유체 VOF, 표면 장력 및 점도를 구현하여 생산에서 볼 수있는 이러한 불안정성의 복잡한 특성을 포착합니다.

Cascade Defects

아래 시뮬레이션에서 FLOW-3D는 포워드 롤 코팅 공정에서 cascade defect을 포착합니다. 상단 웹 롤러의 증가된 롤 속도로 인해, 동적 접촉 라인이 불안정해져 공기가 코팅액에 유입 될 수 있습니다.

Reference

[1] Lee, J. H., Han, S. K., Lee, J. S., Jung, H. W., & Hyun, J. C. (2010). Ribbing instability in rigid and deformable forward roll coating flows. Korea Australia Rheology Journal, 22(1), 75-80.

Gravure Coating

Gravure Coating

그라비아 코팅(Gravure coating)은 그라비아 롤이라고하는 홈이 새겨진 실린더에서 움직이는 기판으로 유체를 전달합니다. 그라비아 롤은 표면에 새겨진 작은 홈 또는 cells로 패턴이 지정됩니다. 실린더는 유체의 소스 주위를 회전하고, 마지막으로 doctor blade에 의해 불필요하게 남겨진 잉크가 제거되게 됩니다. 각 cell의 컵 모양은 실린더가 닥터 블레이드를 지나갈 때 유체를 제자리에 고정합니다. cell의 패턴, 깊이 및 모양은 기판에 코팅의 무게와 모양을 결정합니다.

아래에 표시된 FLOW-3D 시뮬레이션은 증착에 대한 셀 깊이의 영향을 보여줍니다. 이 모델은 30 미크론과 53.3 미크론의 두 셀 깊이를 비교합니다. 30 마이크론 셀 깊이는 훨씬 더 균일한 증착을 가능하게 하여 결과적인 코팅으로 전달됩니다.

Gravure Printing Example

아래의 예는 하나의 사각형 셀과 하나의 피라미드 모양의 그라비아 셀의 3D 이미지를 시간 배열로 보여줍니다. 주의해서 보면 코팅 비드(coating bead)가 컨텍 라인이 셀 안으로 움직일 수 있는 것보다 빠르게 블레이드(brade)의 움직임으로 인해 진행되는 것을 볼 수 있습니다. 그 결과로 공기 기포가 포획되며 이는 셀 안이 부분적으로는 유체로 체워지고, 부분적으로는 공기로 채워지는 현상을 나타나게 됩니다.

Reference

[1] Lee, J. H., Han, S. K., Lee, J. S., Jung, H. W., & Hyun, J. C. (2010). Ribbing instability in rigid and deformable forward roll coating flows. Korea Australia Rheology Journal, 22(1), 75-80.

Dip Coating

Dip Coating

딥 코팅은 코팅 재료가 들어있는 탱크에 기판을 담그고 탱크에서 조각을 제거하여 배수하는 것입니다. 이와 같은 일시적인 코팅 문제는 고정 메쉬 내에서 유체의 움직임이 결정되기 때문에 FLOW-3D를 사용하여 간단하고 효율적으로 해결할 수 있습니다 (메쉬를 따르는 유체의 움직임이 아님). 

이 3D 시뮬레이션은 증발이 수반되는 딥 코팅 공정을 보여줍니다. 습식 필름은 용액에서 작은 개별 기판을 제거하여 증착됩니다. 모델은 추가적으로 용매의 증발을 설명합니다. 이는 필름 증착 중에 증발이 유체 역학과 겹치는 휘발성 용매의 경우와 관련이 있습니다. 잔류 물 모델은 코팅 된 건조 필름의 프로파일을 계산하는 고유 한 기능을 제공합니다. “가장자리 효과”의 정확한 평가를 통해 엔지니어는 최종 박막 형상 및 균질성에 대한 공정 매개 변수 또는 유체 특성의 영향을 분석 할 수 있습니다.

Dr. Julien Boeuf of Roche Diagnostics GmbH. 제공.

딥 코팅 공정에 대한 프레젠테이션은 Roche Diagnostics GmbH의 Julien Boeuf 박사의 2013 Conference Proceedings, “Model of dip coating with concomitant evaporation,”에서 확인할 수 있습니다.

Curtain Coating

Curtain Coating

커튼 코팅에서 액체는 슬롯이나 슬라이드 다이에서 흘러 나와 중력을 받아 수평으로 움직이는 기판에 떨어집니다. 커튼 코팅은 단일 층의 유체 또는 다중 유체 층을 포함 할 수 있으며 사진 필름, 특수 용지 및 포장의 생산에 사용됩니다.

슬롯에서 나오는 유속과 관련된 액체의 물리적 특성과 기질 속도에 따라 액체가 먼저 기질에 접촉하는 접촉선의 안정성은 물론 코팅 두께를 결정합니다.
접촉 라인이 불안정하면 코팅 아래에 웅덩이나 공기 유입이 발생하여 균일하지 않은 코팅 두께 및 기타 결함을 발생시킬 수 있습니다.
FLOW-3D는 유량, 유량, 기질 속도 등 다양한 공정 파라미터로 공정을 시뮬레이션하고 점성, 표면 장력, 접착력 등 액체의 물리적 성질을 변화시켜 커튼 코팅의 안정성을 조사하는 데 사용할 수 있습니다.

Wave Run-up

Wave Run-up

중요한 해양 구조물 근처에서의 쓰나미 파도의 충격이나 강한 폭풍 해일의 경우에, 다가오는 파의 패턴의 특성을 정확하게 이해하기 위해서는 파형 런업(run-up)의 상세한 3D 해석이 필요합니다. FLOW-3D는 높은 정밀도의 홍수 및 최대 수심 맵을 얻기 위해 사용되어져 왔습니다.

Visualization of wave patterns and run-ups on a GBS using FLOW-3D. The wave was a regular wave of 5.5 m wave height and 8.4 sec period. The scale was 1:40. Courtesy Oceanic Consulting.

Modeling Wave Generation

FLOW-3D의 표면파 생성 모델은 모든 주기성 비선형 파를 생성할 수 있는 푸리에 급수을 기반으로 만들어 집니다. 쓰나미 파도는 단독파(solitary wave) 모델을 사용하여 시뮬레이션 할 수 있습니다. 넓은 바다에서 실제적인 파도 조건은 임의 무작위 파형 발생기(random wave generator)를 통해 생성 가능 합니다. 그리고 주기적 파형(periodic wave profile)은 정상 파형 패턴 접근 속도를 유체의 초기 조건을 정의하는데 사용될 수 있습니다.

Breakwater Structures

Breakwater Structures

복잡한 지형과 해안 구조를 통해 큰 진폭의 비선형 파를 모델링 할 수 있는 FLOW-3D의 능력은 간단한 선형 파에서 복잡한 바다 상태에 이르기까지 파도의 강제 유체 역학적 방파제 구조물의 성능을 분석 할 수 있는 이상적인 도구입니다. 수신 파로부터 운동 에너지를 제거하여 구조물 의 강도를 측정하는 것 이외에도 FLOW-3D는 사용자로 하여금 퇴적물 전송의 상세한 분석을 수행 할 수 있게 하며 방파제 요소에 작용하는 힘의 평가도 가능합니다. 생태학적 요구로 인해 통합 연안 구조가 더 중요해 지는 상황에서 FLOW-3D는 엔지니어로 하여금 구조물의 주위에 흐름 패턴의 세부 사항을 평가할 수 있습니다.

Rubble-mound Breakwaters Simulation

Rubble-mound Breakwaters Simulation

테트라포드 방파제는 종종 극심한 파동 하중의 영향으로부터 해안선을 보호하고 긴 해안 표류를 막기 위해 사용됩니다. 엔지니어는 FLOW-3D를 사용하여 보호 레이어, 파동 반사 계수 및 이러한 구조와 관련된 볼륨 overtopping volumes 을 추정할 수 있습니다.

Real-World Validations

실제 산업현장에서의 검증

FLOW-3D 의 고객들은 끊임없이 자신의 설계 및 제조 공정을 개선하기 위하여 시뮬레이션을 사용한 결과와 실제를 비교 검증을 하고 있습니다.

Ladle Pour Simulation

Shot sleeve 공정을 최적화하는 것은 제품 품질을 보장하는 데 매우 중요합니다. FLOW-3D의 시뮬레이션 결과와 실제 사례 간의 비교는 시뮬레이션을 사용하여 엔지니어가 고가의 금형을 제조하기 전에 디자인을 향상시킬 수 있는 방법을 강조합니다. FLOW-3D의 GMO 기능을 이용하여 사용자는 전체 공정을 따라 실제 ladle로부터 fast shot까지 유체의 움직임을 정확하게 포착 할 수 있습니다. Simulation courtesy of Mr. Antoni Drys from Nemak Poland Sp. z o.o

Gravity Casting Validation

A gravity casting simulation compared with the reconstruction of the real filling, based on thermocoupled data. Courtesy of XC Engineering and Peugeot PSA.

Foundry: Simulating a Flow Fill Pattern

X 레이 사진 및 FLOW-3D 충전 시뮬레이션 비교표입니다. A356 알루미늄 합금으로의 사형 주형의 3 차원 중력 충진양상이고, legend 색은 용탕의 압력입니다. 시뮬레이션 결과는 대칭의 수직면에 나타나고 있습니다. X-rays courtesy of Modeling of Casting, Welding, and Advanced Solidification Processes VII, London, 1995.

X-ray validation of a sand mold filling

HPDC: Flow Pattern

Short shot compared to simulation results show good correlation. Courtesy of Littler Diecast Corporation.

Short sleeve validation – simulation versus casting part

HPDC Validation Showing Air Entrapment Defects

FLOW-3D의 Air Entrapment model을 사용하여 나온 시뮬레이션과 실험결과를 보여줍니다. 이는 세탁기 용 전동 모터에 대한 프론트 커버의 HPDC 결과입니다. 공기 관련 결함은 이미지의 컬러 형태로 정성적으로 표시됩니다. FLOW-3D 내의 다른 수치 기능에 의해 물리적인 air pocket도 명확하게 포착됩니다.

Successful comparison of casting simulation versus experimental results courtesy of Antrametal.

Modeling Air Entrapment

디젤 엔진 용 오일 필터 하우징(380 다이 캐스트 합금.)의 X 선 검증 사례입니다. X 선에 대한 자세한 영역은 최대 porosity concentration를 나타냅니다.

X-ray vs. FLOW-3D Cast validation of an oil filter housing for a diesel engine.

Simulation vs. Short Shot

Validation snapshots of actual casting parts vs. FLOW-3D  simulations. From left to right: A transmission housing, an oil pan and an auto part.

Validating a High Pressure Die Casting Filling

HPDC casting validation comparing FLOW-3D results to the actual part

Predicting Die Erosion

The area of die erosion due to cavitation was correctly located in a comparison of FLOW-3D results to a real-world case.

Core Drying Validation

A comparison made by BMW between simulation and experiment of the drying of an inorganic core.

Predicting Lost Foam Filling

Comparison of real time X-ray and FLOW-3D  metal flow simulation results on a lost foam L850 Block Bulkhead Slice. Simulation courtesy of GM Powertrain.

Surface Oxides Defects (표면산화물 결함)

Surface Oxide Defects (표면산화물 결함)

FLOW-3D 결함 추적 기능은 주조 엔지니어로 하여금 충진 공정에서 발생할 수 있는 표면 산화물 결함(surface oxide defect)을 예측하는데 도움을 줍니다. 산화물은 공기에 노출 된 용탕표면에서 매우 짧은 시간에 형성되고 바람직하지 않은 위치에서 모일 수 있습니다. 산화물 결함의 최종 위치는 전체 유동 조건, 난류 혼합, 유체 간의 충돌에 의존합니다. FLOW-3D는 금형디자인 개선을 위한 산화물의 양과 최종 위치를 정확하게 추적할 수 있습니다.

Surface Oxide Defects Videos

Water Hydraulic Zones of Influence

Hydraulic Zones of Influence

Cooling Water Intake Structures (CWIS) 는 강과 저수지 서식지를 파괴할 가능성이 있습니다. FLOW-3D 는 엔지니어가 여러가지 설계안에 대해 상류와 하류 Hydraulic Zone의 영향을 정확하게 평가하는데 도움을 줍니다. EPA의 최종 규정의 최근 자료에 따르면 section 316 (b) of the Clean Water Act, CWIS를 사용하는 발전소들의 hydraulic zone들의 영향과 온배수를 정확하게 모델링하는데 중요한 툴이 되었습니다.

 

Thermal plume analysis

FLOW-3D의 스칼라 릴리즈 및 파티클 추적모델은 오픈채널 유체 솔버를 통해 엔지니어, 환경 공학가, 소유자 및 당국자에게 그들의 플랜트의 열 유출 허가 공표와 상류에서의 유입율에 대해  정확한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

Capabilities include:

  • Detailed, fully three dimensional modeling of hydraulic zones of influence
  • Tracking of multiple species spatio-temporal evolution and fate using FLOW-3D‘s particle model
  • Evolution of multiple contaminants using the scalar transport model
  • Fully three dimensional flow solutions both in the near and far field
  • State-of-the-art k-omega turbulence modeling for thermal and momentum driven jet flows to accurately capture thermal plumes near range structures

Hydraulic Zones of Influence Videos

Water Rivers Bridge Piers

Bridge Piers

FLOW-3D의 Sediment Scour Model 은 강이나 하천에서 수리학적으로 복잡한 교각과 지형에 따라 여러가지 퇴적물들의 높이 변화를 해석할 수 있습니다. 세굴 모델은 FLOW-3D 난류 모델들로 적분하여 3차원 분석이 가능합니다. FLOW-3D의 Shallow Water Model로 더 넓은 범위의 세굴 분석이 가능합니다.

Bridge piers scour simulation using FLOW-3D

교각 주위의 세굴 해석

세굴 모델은 deposition, packing, entrainment and drift-flux 메커니즘으로 되어있습니다. FLOW-3D v11 에서는 퇴적층의 형상을 FAVOR 하여 좀 더 정확하게 bed net 높이 변화를 시각화 할 수 있습니다. 시공간적으로 침전물의 변화뿐 아니라 유체의 부유물들, 바닥/유체 계면에서의 전단응력들을 분석할 수 있습니다.

Modeling Hydraulic Control Structures

In addition to the flow rates and detail of hydraulic behaviors associated with the control gate structures and powerhouse operation, FLOW-3D‘s sediment and scour model allows users to identify regions of high scour both near the control structure and further downstream in the vicinity of the bridge piers.

Bridge Pier Simulations

The first video shows a FLOW-3D simulation of the erosion that occurs around a group of three 2.4 m diameter piers as river water flows past at 1.5 m/s. The river depth is 15.8 m and the mean sediment size was presumed to be 0.35 mm.

Water Tsunamis

Tsunamis

실제 일어나는 많은 현상들은 복잡한 형상의 자유 표면을 포함하여 지진 해일 모델링의 경우와 관련이 있습니다. 물론 쓰나미는 모두의 생명과 재산을 파괴하는 엄청난 것 입니다. 계산적으로 정확한 모델을 시뮬레이션함으로써 쓰나미 피해를 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 아래와 같이 지진해일에 의한 와류가 나타날 것을 알아낼 수 있습니다. 이러한 와류의 크기와 위치를 알면, 엔지니어들은 미래에 대해 더 잘 준비 할 수 있습니다.

많은 컴퓨터 프로그램들은 유체 역학을 설명하는 결합된 편미분 방정식을 풀 수 있습니다. 끊임없이 계산 영역의 경계가 변하고 있기 때문에 자유 표면 계산은 복잡합니다. 또한 솔버에 정확한 유체-고체 상호작용 알고리즘이 필요한 지형과 유체로 구성되어있는 복잡한 형상이 있습니다. FLOW-3D 는 솔버에 내장되어있는 유체-고체 경계에 대한 FAVORTM 기법과 자유 표면 분석에 대한 TruVOF 알고리즘 덕분에 이런 시나리오에 특히 유용합니다.

위의 동영상은 임원항에서 일어난 쓰나미 현상을 해석한 결과입니다. FLOW-3D 는 항구의 중심부에서 일어나는 지진 해일에 의한 소용돌이를 정확하에 구현합니다. 이러한 와류 현상으로 항구의 형상 및 방파제 레이아웃에 따른 해일의 효과를 이해하는데 도움이 됩니다. FLOW-3D 의 post-processor인 FlowSight 는 Eigen 값 분석을 수행하여 vortex core strengths를 계산할 수 있습니다.

 

Vortex core formation in a tsunami simulation, visualized with FlowSight.

Water Dams Breaks

Dam Breaks

홍수로 인해 발생하는 댐의 범람은 치명적인 결과를 초래하기 때문에 댐의 안전 전문가에게는 매우 중요한 문제입니다. 다수의 방법들이 댐 범람에 의해 발생하는 유체 거동, 침수 위치, 깊이와 손상 범위 등 댐 범람의 결과를 예측하기 위해 개발되었습니다. FLOW-3D는 안전 및 환경 기준에 대한 설계 및 검증을 해야 하는 수자원 관련 엔지니어링 업계에서 비용적으로 가장 효율적인 방법들 중 하나입니다. 물리모델이나 2D코드로 예상하기에는 유동이 꽤 복잡하고 어려운 곳에 특히 유용합니다.

 

Dam break analysis

Water Dams Spillways

Spillways

FLOW-3D는 댐 모델링 및 여수로 구조물에서 유체의 흐름을 모사할 수 있는 정확하고 강력한 이상적인 CFD 도구입니다. 세계적인 댐 안전 전문가 및 설계 엔지니어들은 댐 및 여수로의 설계, 운영 및 유지 보수의 전과정을 FLOW-3D로 해석해 봄으로써, FLOW-3D의 효율성과 정확성에 의존하고 있습니다. FLOW-3D는 기포 발생 및 유체의 유동을 포함한 복잡한 spillways 의 현상에 대해 rating curves와 상세한 속도 프로파일을 생성 할 수 있습니다. FLOW-3D는 또한 게이트 운영시 일시적인 효과를 포함하여, 정상 및 최대 조건으로 운영중 구조 응력 (압력과 전단력)을 정량화 할 수 있습니다. FLOW-3D는 여수로 설계 시, 압력 성능을 확인하고 전문가들이 댐 안전 요구 사항을 확인하는 데 사용되기도 합니다.

플립 버켓 유동 해석

플립 버켓은 옆수로 여수로의 일반적인 구성입니다. FLOW-3D 는 상세한 에너지 손실 성능 뿐 아니라, 중요한 유동 특성, 전체 난류와 aeration 모델에 대해 빠르고 정확한 해석이 가능합니다. 모델 형상 과 유동 변수들은 re-meshing 작업 없이 쉽게 수정할 수 있습니다.

Advanced Spillway Hydraulics

labyrinth weir 구조에서 홍수 조건에 대한 수리학적 여수로 범람 모델링. FLOW-3D 의 최첨단 시각화 및 분석 도구인 FlowSight 를 이용한 결과.

Spillway Simulations

How Manitoba Hydro Uses FLOW-3D to Design Spillways

Manitoba Hydro에 의한 연구에 따르면, 사소한 설계 변경 사항이 있는 경우, 북부 Manitoba에 있는 Wuskwatim 수력발전 프로젝트의 3개의 게이트 인공 수로에서 측면 수축 효과가 실질적으로 감소될 수 있다고 합니다. 그 결과, 설계 수두가 실현되어 여수로 용량이 대략 5% 증가되었습니다. 이는 전체 공사 비용을 줄여주었습니다.

FLOW-3D/MP Performance Benchmarks

HPC Benchmarks

HPC벤치 마크

아래에는 물 및 환경, 금속 주조, 미세 유체 역학, 항공 우주 등 소프트웨어의 일반적인 응용 분야에 대한 HPC지원 FLOW-3D v12.0의 성능 분석 및 최대 2560개 코어까지 확장되는 것으로 나타난 lid-drived캐비티 시뮬레이션에 대한 전형적인 CFD벤치 마크 검증이 나와 있다.

하드웨어 정보

Skylake – Intel® Xeon® Gold 6148 CPU @ 2.40GHz, 40 Cores/Node, 384GB/Node RAM
Interconnect – Intel Omni-Path®

물과 환경–HYDRAULICJUMP

이 시뮬레이션에서 유압 점프와 레일 위의 전체 흐름이 연구되었습니다.
메쉬:146만개 셀
실제 모델: 동적으로 계산된 최대 난류 혼합 길이의 자유 표면 추적, 중력, 공기 침투 및 RNG난류 모델
수치 모델:GMRERE

고압 분사–엔진 블록

이 시뮬레이션에서는 엔진 블록의 중력 주조를 연구했습니다.
메쉬:360만개 셀
물리적 모델: 자유 표면 추적, 중력, 열 전달, 응고 및 점성 층류
수치 모델:GMRERE

마이크로 데이터–PrinterNOZ내의 INKDROP LE

이 시뮬레이션에서 프린터 노즐의 잉크 방울의 형성과 배출을 연구했습니다.
메쉬:200만개 셀
물리적 모델: 자유 표면 추적, 층류 점성 및 표면 장력
수치 모델:GMRERE

AEROspace–항공기 연료 탱크 부싱

이 시뮬레이션에서는 다양한 비행 조건에서 F-16항공기 연료 탱크에서 연료 슬로싱을 연구했다.
메쉬:0.7만개 셀
물리적 모델: 동적으로 계산된 최대 난류 혼합 길이를 가진 자유 표면 추적, 비이상적 기준 프레임, 중력, 전기 전위 및 RNG난류 모델
수치 모델: ImplicitAdvection, GMrrs 및 분할 LagrangianVOF

BestCaseSCENARIO–LiDDrivenCavity

표준 뚜껑 구동 공동 문제는 FLow-3D의 스케일링 잠재력을 보여 주기 위해 시뮬레이션되었다. 이 시뮬레이션은 표준 CFD코드 검증에 자주 사용되는 완전하게 채워진 완벽한 부하 분산 시뮬레이션입니다.
메쉬:10.0만 셀
물리적 모델: 점성과 RNG난류.
수치 모델:GMRERE

자세한 내용은 STI C&D 솔루션팀에 문의하시기 바랍니다.
flow3d@stikorea.co.kr or 02-2026-0455, 02-2026-0450.

FLOW-3D/MP Software Overview

FLOW-3D  CLOUD 는 사용 가능한 소프트웨어 및 하드웨어 리소스를 수천 개의 컴퓨팅 코어로 확장할 수 있는 클라우드 컴퓨팅 서비스입니다.  FLOW-3D  CLOUD는  Penguin 주문형 컴퓨팅(POD)에 편리하게 설치되며 POD에서 자체 라이선스를 호스팅하거나 설계 및 분석 주기의 피크 시간에 사용량에 따라 비용을 지불할 수 있습니다. 대규모 시뮬레이션, 파라메트릭 연구 또는 실험 계획(DOE)을 실행하도록 설계된  FLOW-3D  CLOUD를 사용하면 클러스터 획득 및 유지 관리에 대한 걱정 없이 시뮬레이션 기능을 확장할 수 있습니다. 또한 Flow Science는 기존 고객에게 할인된 가격으로 시뮬레이션 피크 시간에 대한 HPC 서비스를 제공합니다.

FLOW-3D CLOUD를 사용하면 최첨단 컴퓨팅 노드에서 수백 개의 코어에 액세스할 수 있으며 모든 웹 브라우저를 통해 충실도가 높은 CFD 시뮬레이션에 액세스할 수 있는 유연성을 얻을 수 있습니다. 이 플랫폼을 사용함으로써 우리는 문제와 관련된 복잡한 물리학을 지속적으로 더 잘 해결할 수 있었고 프로젝트에서 상당한 시간을 절약할 수 있었습니다. 클라우드 컴퓨팅은 현대 CFD 방식의 판도를 바꾸는 기술이며 Golder는 이 기술을 채택한 선구자 중 하나임을 자랑스럽게 생각합니다.

W. 데일리 클로한

W. 데일리 클로한Golder Associates Ltd.의 글로벌 CFD 리드

Why FLOW-3D?

Why FLOW-3D ?

FLOW-3D는 엔지니어들에게 다양한 분야의 유동해석에 대해 귀중한 통찰력을 제공하는 강력한 모델링 도구입니다. 정확하게 자유 표면 흐름을 예측하는 특별한 기능을 통해 FLOW-3D는 설계 단계에서뿐만 아니라, 생산 공정 개선에도 사용할 수 있는 이상적인 전산 유체 역학 (CFD) 소프트웨어입니다.


TruVOF and Free Surface Modeling

TruVOF - Volume of Fluid - VOF Method

FLOW-3D 는 다른 유동해석 프로그램과는 유체 계면을 다루는 기법이 확연하게 다릅니다. FLOW-3D 는 자유표면의 위치를 추적하고, 그 자유표면에 적절한 동적 경계 조건을 적용하는 특수한 수치기법(numerical method)을 사용합니다. FLOW-3D 에서 모델링된 자유표면은 로스알라모스 국립 연구소에서 Flow Science의 설립자인 C. W. Hirt 박사와 함께 소속한 과학자 그룹에 의해서 개발된 VOF(Volume of Fluid) 기법으로 모델링됩니다. CFD 프로그램의 대부분은 세 가지 기본 VOF 성분 중 실제로는 단지 하나 또는 두 가지만 구현하여 VOF 기능을 통합 구현한 것으로 주장하고 있습니다. CFD 사용자는 이러한 유사 VOF 기법으론 종종 잘못된 결과를 얻을 수 있음을 알고 있어야 합니다. FLOW-3D는 자유표면의 성공적인 해석에 필요한 모든 요소를 포함하고 있습니다. 또한, FLOW-3D는 경계 조건과 계면 추적의 정확도를 증가시키기 위해 원래의 VOF 방법을 크게 향상 시키고 있습니다. 좀더 자세한 사항은 TruVOF 방법을 참고하시기 바랍니다.
<CFD-101에 FLOW-3D의 TruVOF 방법에 대해 자세히 알아보기>

Free Gridding Separates Meshing from Geometry Construction

Free gridding capabliity in FLOW-3DGridding에 대한 FLOW-3D’의 기본 접근 방식은 deformed, body-fitted grids의 유연성과 단순한 직사각형 그리드의 장점을 결합합니다. 직사각형 컨트롤 요소의 고정 그리드는 간단하고 매우 바람직한 특성을 갖도록(예를 들어, 향상된 정확도, 작은 메모리 크기 요구, 간단한 수치 근사치) 생성 처리됩니다. 이 접근법은 그리드나 형상을 각각 서로 독립적으로 자유롭게 변경 할 수 있기 때문에 “free-gridding”으로 지칭합니다.

이 기능은 body-fitted 또는 유한 요소 격자를 생성하는 지루한 작업을 하지 않도록 해 줍니다.
Rectangular gridding 의 유연성과 효율은 multi-block 과 conforming meshing 같은 고급 기능에 의해 강화됩니다. 연결되어 있고 부분적으로 중첩된 메쉬 블록은 복잡한 멀티 스케일 유동 도메인과 관심 영역에서 효과적으로 높은 해상도를 가질 수 있는 수단을 제공합니다. Conforming mesh는 직사각형 gridding 구조와 관계 없이 특별한 기하학적 형상, cavities, 얇은 구조물, 경계층 등에 적합한 고품질의 grids를 생성할 수 있습니다.
Read more about FLOW-3D‘s free-gridding approach in CFD-101 >

Modeling Fluid Flow in Complex Geometry is Easy with FAVOR™

FAVOR technique in FLOW-3DFLOW-3D 는 직사각형 격자 내에서 일반 기하학적 영역을 정의하는데 사용되는 FAVOR™ (Fractional Area Volume Obstacle Representation) 방법으로 알려진 특별한 기술을 사용합니다. FAVOR기본 철학은 수치 알고리즘이 각 제어 체적(control volume)에 대해 하나의 압력, 하나의 속도, 하나의 온도 등으로 이루어지는 정보를 기반으로 하므로 형상을 정의하는 데 많은 정보를 사용하는 것이 적합하지 않는다는 것입니다. 따라서, FAVOR ™ 기술은 직사각형 격자의 단순성을 유지하면서 각 제어 체적 내의 유동 값의 정밀도와 일치하는 수준으로 복잡한 기하학적 형상을 나타냅니다.

Read more about FLOW-3D‘s FAVOR™ technique in CFD-101 >

Meshing Capabilities

FLOW-3D 는 복잡한 유체 해석 모델링시 간단하면서도 효율적이고 견고한 대규모 격자 생성 능력을 제공합니다. 특히, FLOW-3D의 효율좋은 단순한 메쉬 구조와 다중 블록 메쉬의 다양한 특징에 의해 최고의 메싱 효율과 견고성을 자랑합니다. 여러개의 메쉬 블록 사용은 관심 영역의 최적화를 허용하고 주어진 시뮬레이션에 필요한 연산 리소스를 훨씬 감소시킵니다. 작은 장애물(Small obstacles), 복잡한 형상 그리고 전체 영역 크기에 비해 좁은 통로(channel)는 다음과 같은 linked, nested, conforming, 그리고/또는 부분 중첩 mesh blocks등의 여러 다중 블록 메싱능력 중 하나를 사용하여 정확히 해결 될 수있습니다. Linked mesh blocks은 관심영역의 격자 생성과 계산 격자의 총 수를 제한하는 데에만 사용될 수 있습니다. Nested mesh blocks은 관심영역 주위의 해상도를 향상시키기 위해 사용될 수 있습니다. Conforming 과 partially overlapping mesh blocks은 단순히 중첩된 급격한 변화와 불규칙한 형상을 해결하기 위해사용될 수 있습니다. FLOW-3D 는 또한 Fluid-Structure Interaction에 필요한 body-fitted 유한요소 격자를 허용합니다. 이 body-fitted 격자는 FLOW-3D 또는 외부 CAD 패키지 S/W로 부터 가져와 자동으로 생성할 수 있습니다. 이 모든 메쉬 기술은 사용자에게 간단하면서 효율적으로 메쉬를 생성하게 하여 솔버 성능 향상 및 해석시간을 줄이는 유연성을 제공합니다.

FLOW-3D Bibliography

FLOW-3D Bibliography

논문자료 | Bibliography

FLOW-3D 참고 문헌은 FLOW-3D를 사용하는 중에 도움이 될만한 기술적인 자료와 논문 들을 포함하고 있습니다. 본 자료는 FLOW-3D 소프트웨어를 사용하여 기술개발을 원활하게 할 수 있도록 지속적으로 보완하고 업데이트 되는 자료입니다.

제공데이터 목록에서 일부 다운로드 링크나 원문제공 서버의 서비스가 없어진 경우에는 해당 자료를 제공하는 측에서 변경하여 서비스가 더 이상 제공되지 않는 경우입니다. 안타깝지만 다른 검색방법이나 기관들을 통해 자료를 찾아보아야 합니다. 이 점 참고하여 주시기 바랍니다.

귀하께서 발표하거나 발행한 FLOW-3D 관련 논문이 목록에 없는 경우 발행물을 참조할 수 있도록 알려 주시기 바랍니다. 귀하의 연구가 많은 사람에게 도움이 될 것입니다.

주요 기술 자료

인공 박차 및 홈 암초 형성에서 자연 암초 유체 역학의 생체 모방

Emilee Wissmach, 플로리다 공과대학, 2023.

이 대학원 논문에서는 파도 감쇠 및 해안 보호에 있어 생체모방형 SAG(생체모방형 스퍼 앤 그루브) 수중 방파제 설계의 효율성을 탐구했습니다. FLOW-3D HYDRO는 파고 감소와 재료 비용을 위한 새로운 모듈 기반 설계를 분석하고 최적화하는 데 사용되었습니다. 인공 SAG 구조는 잠재적으로 고에너지 환경에서 해안선 보호 역할을 하는 동시에 취약한 산호초 생태계를 재건하는 데 도움이 될 수 있습니다.

FLOW-3D HYDRO는 FLOW-3D 학술 프로그램을 통해 제공되었습니다.

“전 세계 연안 해역에서 산호초 개체수가 급격히 감소하고 있습니다. 이러한 생태계를 잃으면 서식지와 생물 다양성이 손실될 뿐만 아니라 파도 감쇠 및 그에 따른 해안 보호도 손실됩니다. 진행 중인 프로젝트에서는 파괴된 산호초를 복구 및/또는 교체하려고 합니다. 암초 공 및 립 랩과 같은 인공 구조물을 사용하지만 건강한 자연 암초만큼 성능을 ​​발휘하는 것은 없습니다. 이 프로젝트는 자연 암초에서 흔히 발견되는 암초 능선 및 박차 및 홈(SAG) 구역을 모방한 규모 모듈을 만들어 사용했습니다. 이러한 모델은 인공 암초 설계에 대한 새로운 노력을 지원합니다. […] 암초 모듈의 3D 렌더링이 생성되어 유체 구조 상호 작용에 대한 정보를 계산하는 데 사용된 CFD 소프트웨어 패키지 FLOW-3D HYDRO 로 가져왔습니다.”

Biomimicry of natural reef hydrodynamics in an artificial spur and groove reef formation(Wissmach, 2023년에서 발췌 및 그림.)

일리노이 고속도로에서 눈 더미의 영향을 줄이기위한 생활 장벽 설계

John Petrie, et al. (2020) 일리노이 교통 센터 시리즈 번호 20-019, 연구 보고서 번호 FHWA-ICT-20-012.

  • Illinois Center for Transportation은 FLOW-3D를 사용하여 CFD 시뮬레이션을 수행하여 주 고속도로에서 눈 드리프트를 최소화하기 위해 구조적 눈 울타리의 대안 인 살아있는 눈 울타리 (LSF) 배치 지침을 개발했습니다.
  • 고속도로를 따라 제설 울타리를 설치하면 쟁기질, 화학 물질 및 도로 폐쇄의 필요성이 줄어들고 눈이 내리는 동안 도로 안전이 향상됩니다. LSF는 구조적 눈 울타리에 대한 저렴하고 오래 지속되는 대안입니다.
  • 구조적 눈 울타리의 설계 및 배치에 대한 고려 사항에는 울타리 높이, 다공성, 길이, 바닥 간격 및 우세한 풍향이 포함됩니다. 그러나 LSF의 자연스러운 발전은 높이 및 다공성과 같은 기능이 시간이 지남에 따라 변할 것임을 의미합니다.
Diagram. The fetch concept used to estimate snow transport/ Diagram. Schematic design of a living snow fence
Diagram. The fetch concept used to estimate snow transport/ Diagram. Schematic design of a living snow fence
다이어그램 : 울타리의 수치 시뮬레이션, 실제 모델 대 다공성 모델의 속도 크기 등고선

CFD 소프트웨어인 FLOW-3D를 사용하여 다공성 울타리 주변의 흐름에 대한 일련의 수치 시뮬레이션을 수행했습니다. 모델링 접근법은 불균일한 다공성을 가진 울타리 주변의 흐름에 대해 풍동에서 수집된 실험실 데이터를 사용하여 검증되었습니다. 검증 후, 수치 접근 방식을 사용하여 울타리 다공성에 대한 모델을 테스트하고 두 줄의 초목으로 구성된 울타리의 줄 간격 효과를 조사했습니다. 시뮬레이션은 평탄한 지형에 걸친 평균 풍속 및 울타리 다공성 범위에 초점을 맞추었고, 이러한 시뮬레이션의 결과는 임계 전단 속도를 사용하여 눈 퇴적 지역을 추정하는 데 사용되었습니다. 지형이 평평하다고 간주할 수 없는 사이트의 경우 울타리 구성이 다른 제방에 대해 시뮬레이션을 수행했습니다.

CFD 시뮬레이션은 울타리 특성의 함수로 눈 퇴적이 예상되는 지역의 길이에 대한 추정치를 제공합니다. 그 후 시뮬레이션 결과는 LSF에 대한 설계 지침을 개발하는 데 사용됩니다.”

연락처 : 02-2026-0455
이메일 : flow3d@stikorea.co.kr

전산유체역학(CFD)의 기초

전산유체역학(CFD)의 기초

Dr. Tony Hirt, Founder of Flow Science
Dr. Tony Hirt, Founder of Flow Science

CFD-101은 FlowScience의 창립자이자 VOF(Volume-of-Fluid)개척자인 Dr. C.W. (Tony) Hirt에 의해 작성된 전산 유체 역학 기초를 위한 가장 포괄적인 온라인 자료 중 하나입니다. CFD-101은 전산 유체 역학과 관련된 다양한 문제에 대한 일반적인 소개와 개요를 제공하도록 설계되었습니다. 

우리는 유용하고 정확하며 효율적인 계산 모델을 만들 때 고려해야 할 많은 기능 중 몇 가지만 다루었습니다. CFD의 기초를 쌓는 데 사용할 수있는 많은 논문과 책이 있습니다. 여기서는 일반적으로 표준 참조에 포함되지 않은 몇 가지 주제에 주로 초점을 맞추도록 선택했습니다. 이 CFD 참조 도구를 탐색하려면 오른쪽 메뉴를 사용하십시오.

CFD-101 is one of the most comprehensive online resources for Computational Fluid Dynamics basics, edited by Flow Science’s founder and Volume-of-Fluid (VOF) pioneer, Dr. C.W. (Tony) Hirt. CFD-101 is designed to give a general introduction and overview of a variety of issues concerning computational fluid dynamics. We have only touched on a few of the many features that must be considered when attempting to make useful, accurate and efficient computational models. There are many papers and books available for gaining a basic grounding in CFD. We have chosen here to focus primarily on a few topics that are not generally included in standard references. Please use the menu on the right to explore this CFD reference tool.

CFD for Beginners

CFD (전산 유체 역학)에 대해 생각하는 방법에 대한 일반적인 설명은 자유 표면을 사용한 유체 흐름 시뮬레이션 기사에 나와 있습니다. 이 기사에서는 시뮬레이션 영역을 작은 볼륨 제어 요소로 축소하는 아이디어를 소개합니다. 이 요소에 대한 대수 방정식은 인접한 요소와의 질량, 운동량 및 에너지 교환을 설명하기 위해 구성됩니다. 또한 제어 요소 영역 내에서 자유 유체 인터페이스의 움직임을 설명하는 방법에 대한 간단한 방법이 도입되었습니다.

A general description of how to think about computational fluid dynamics (CFD) is given in the article, Simulating Fluid Flow with Free Surfaces. This article introduces the idea of reducing a simulation region into small volume control elements for which algebraic equations are constructed to describe the conservation of mass, momentum and energy exchanges with neighboring elements. Additionally, a simple method is introduced for a means of describing the motion of free fluid interfaces within the region of control elements.

또한 초보자를 위해 CFD 소프트웨어를 선택할 때 CFD 모델링에 대해 알아야 할 사항에는 유체 역학 문제에 대한 수치적 해결책을 구성하는데 중요한 고려 사항인 다양한 문제에 대한 간략한 요약이 포함되어 있습니다. 메싱, 지오메트리 표현, 암시적 대 명시적 수치 방법 및 완화/수렴 매개 변수와 같은 많은 문제는 CFD-101의 나머지 기사에서 자세히 살펴 봅니다.

Also for beginners, the article, What you should know about CFD modeling when selecting a CFD software, contains brief summaries of a variety of issues that are important considerations for constructing numerical solutions to fluid dynamic problems. Many of these issues, such as meshing, geometry representation, implicit versus explicit numerical methods and relaxation/convergence parameters are explored in greater detail in the remaining articles in CFD-101.

Beyond CFD-101

본 자료의 일부 주제는 CFD를 공부하는 고급수준 학생들에게도 흥미로울 수 있습니다. 예를 들어, 유체가 “비압축성”으로 설명 될 때 의미하는 것은 충족되어야 하는 두 가지 제한 조건을 포함합니다. 또 다른 예는 보존 조건을 완화하는 것이 바람직한 시기를 설명합니다. 그리고 마지막으로 레이놀즈수 의존성을 어떻게 평가해야 하는지 입니다.

Some of the topics in this series of articles may also be of interest to more advanced students of CFD. For example, what is meant when a fluid is described as “incompressible” includes two limit conditions that should be satisfied. Another example describes when it is preferable to relax conservation conditions. And, finally, how should Reynolds number dependencies be evaluated?

본 자료는 국내 사용자들의 편의를 위해 원문 번역을 해서 제공하기 때문에 일부 오역이 있을 수 있어서 원문과 함께 수록합니다. 자료를 이용하실 때 참고하시기 바랍니다.

바이오 분야

Biotechnology

생명 공학 분야에 전산 유체 역학을 적용하는 것은 비교적 새로운 방법으로, 다양한 의료 기기를 효과적으로 사용하거나, 분석 구현하는 방법을 개선하는데 큰 도움이 될 수 있습니다.
FLOW-3D는 하나의 패키지로 구성되어 있으며, 광범위한 범위를 갖는 강력한 시뮬레이션 해석 프로그램 입니다.
FLOW-3D가 가지고 있는 기능으로 자유 표면과 제한된 갇혀 있는 유체의 흐름, 가변 밀도, 상 변화, 움직이는 물체, 기계 및 열 응력 해석이 가능합니다.
 
자세한 내용은 FLOW-3D의 모델링 기능의 전체 목록을 살펴보십시오.
Von Mises stress 분포.
FLOW-3D‘s fluid-structure interaction model 을 이용한 안압 분석 결과.
Courtesy University at Buffalo.

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Microfluidics는 집적 회로 산업에서 사용되는 것과 유사한 공정을 사용하여 소형 기기의 제조에 급격하게 성장하는 기술입니다. Microfluidics 기술은 0.1 미크론에서 1mm에 이르기까지 매우 작은 장치로 기계, 유체, 광학, 전자 기능을 통합 할 수있는 방법을 제공합니다. Microfluidics는 기존의 방법과 비교하면 두 가지 중요한 장점이 있습니다. 첫째, 대량으로 제조 될 수 있으므로, 생산의 비용이 실질적으로 감소 될 수 있습니다. 둘째, 집적 회로에 통합 될 수 있어서 다른 기술보다 훨씬 더 복잡한 시스템으로 제조 될 수 있습니다.

Chip packaging simulation. Results generated by FLOW-3D/MP, FLOW-3D‘s HPC solution.

엔지니어 및 과학자가 설계, 시험 제작하고 그 성능을 최적화하기 위해 장치를 재 설계하는 등, 다른 제조 방법에서와 같이 microfluidics 설계 프로세스는 매우 고가 일 수 있습니다. 그러나, 수치 시뮬레이션은 전자, 기계, 화학, 열 과학 및 유체 과학 등의 분야에 걸쳐 정량 분석과 중요한 통찰력을 제공 할 수 있습니다.

laser-sintering

 

자동차 분야

Automotive

Nozzle filling simulation. Courtesy Reutter Group

FLOW-3D는 자동차 산업에서 직면할 수 있는 많은 문제에 대한 해법을 제공하는 포괄적인 CFD 소프트웨어입니다. FLOW-3D는 과도적인 흐름 동역학(자유 표면과 한정된 유체 모두), 유체와 고체 간의 열전달, 상 변화, 고체의 6자유도 운동, 기계적 및 열로 유도된 응력에 대한 결합된 유한 요소 해석 등을 할 수 있습니다. 자세한 내용은 FLOW-3D의 모델링 기능의 전체 목록을 살펴보십시오.

자동차 분야의 시뮬레이션 대상 분야로는 연료 탱크 슬로 싱, 언더 후드 열 관리, 분사 제어, 조기 연료 차단, 자동차 부품의 도장, 용기의 가스 제거, 파워 트레인 부품의 유체 저항, 자동차 부품 주조 등의 주조품 및 주조 공정의 더 나은 설계를 위해 도움을 줄 수 있는 몇 가지 영역들이 있습니다.

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항공/우주 분야

Aerospace

항공 우주 분야에서 연구하는 엔지니어를 위해 FLOW-3D는 정확한 액체/가스 인터페이스(자유 표면) 모델링, 열 솔루션을 사용하여 연료 안정성 확보, 극저온 온도 조절, PMD(Propellent management devices), 캐비테이션 및 전하 분포에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 위상 및 정전기 물리 모델을 사용합니다.

항공 우주 분야에서 FLOW-3D의 성공적인 사용을 보여주는 기술 문서로 이동하기

Aerospace Simulations

FLOW-3D sloshing, 무중력 유체역학(zero gravity fluid dynamics), 다상유동(multi-phase fluids), 탄성 멤브레인(elastic membranes), 음속 및 초음속 상태에서 노즐(nozzles in subsonic and supersonic conditions), 유체구조의 상호 작용(fluid structure interactions) 등 항공분야에서 볼 수 있는 자연현상을 정확하게 표현하기 위해 자유표면 알고리즘을 고려하고 있습니다.

Bibliography

Models

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  • Turbulence
  • Surface Tension
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Conference Proceedings


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FLOW-3D는 산업계 및 학계의 코팅 연구원들이 기계 설계 연구, Display 공정개발 및 최적화를 위해 사용했습니다. 미크론 규모의 코팅 물리학을 이해하는 것은 코팅 유체 유변학의 복잡한 특성과 기판 및 Die와의 상호 작용으로 인해 어려울 수 있습니다.

FLOW-3D 는 비용이 많이 드는 실제 실험에 의존하지 않고, 코팅 프로세스를 분석할 수 있는 편리한 방법을 제공합니다. FLOW-3D는 표면 장력, Wall 접착, 용액 운반, 밀도 기반 흐름 및 상 변화의 영향을 이해하기위한 고밀도 모델링을 제공합니다.

Forward roll coating 공정에 대한 FLOW-3D의 시뮬레이션은 high capillary number수로 인한ribbing 결함을 포착합니다. 이 모델은 backing rollers가 400 micron nip을 통해 유체를 끌어 당길 때 표면 장력과 점도의 효과를 통합합니다. 시뮬레이션은 Lee, et al [1]의 연구를 기반으로합니다.

ribbing 시작에 대한 정확한 예측을 통해 엔지니어는 결함을 방지하기 위한 공정 매개 변수를 식별하고 수정할 수 있습니다.

Reference

[1] Lee, J. H., Han, S. K., Lee, J. S., Jung, H. W., & Hyun, J. C. (2010). Ribbing instability in rigid and deformable forward roll coating flows. Korea Australia Rheology Journal, 22(1), 75-80.

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FLOW-3D CLOUD 제품소개

FLOW-3D CLOUD

CLOUD COMPUTING1

FLOW-3D CLOUD는 사용 가능한 소프트웨어 및 하드웨어 리소스를 수천 개의 컴퓨팅 코어로 확장할 수 있는 클라우드 컴퓨팅 서비스입니다. FLOW-3D CLOUD는 Penguin Computing on Demand(POD)에 편리하게 설치되며 POD에서 자체 라이선스를 호스팅하거나 설계 및 분석 주기의 피크 시간에 대해 사용량에 따라 비용을 지불할 수 있습니다. 초대형 시뮬레이션, 파라메트릭 스터디 또는 실험 설계(DOE)를 실행하도록 설계된 FLOW-3D CLOUD를 사용하면 클러스터 획득 및 유지 관리에 대한 걱정 없이 시뮬레이션 기능을 확장할 수 있습니다. 또한 Flow Science는 시뮬레이션 피크 시간에 대한 HPC 서비스를 기존 고객에게 할인된 가격으로 제공합니다.

FLOW-3D CLOUD를 사용하면 최첨단 컴퓨팅 노드에서 수백 개의 코어에 액세스할 수 있으며 모든 웹 브라우저를 통해 고충실도 CFD 시뮬레이션에 액세스할 수 있는 유연성을 얻을 수 있습니다. 이 플랫폼을 사용함으로써 우리는 문제와 관련된 복잡한 물리학을 지속적으로 더 잘 해결할 수 있었고 프로젝트에서 상당한 시간을 절약할 수 있었습니다. 클라우드 컴퓨팅은 현대 CFD 관행의 판도를 바꾸고 있으며 Golder는 이 기술을 채택한 선구자 중 한 명임을 자랑스럽게 생각합니다.

FLOW3D로 가장 어려운 CFD문제 해결

CLOUD COMPUTING3

일시적이고 자유로운 표면 문제 해결을 전문으로 하는 고도로 정확한 CFD소프트웨어인 FLOW-3D로 제품 설계를 최적화하고 출시 기간을 단축할 수 있습니다. FLOW-3D의 완전한 멀티 물리학 제품군에는 당사의 최첨단 포스트 프로세서인 FLOW-3D POST가 포함되어 있습니다.

FLOW-3D는 광범위한 산업용 애플리케이션과 물리적 프로세스에서 액체와 가스의 동적 동작을 조사하는 엔지니어를 위한 완벽하고 다목적의 CFD시뮬레이션 플랫폼을 제공합니다. FLOW-3D는 자유 표면 및 다단계 애플리케이션에 초점을 맞추어 마이크로 필름, 바이오 의약품, 수상 민간 인프라, 항공 우주, 소비자 제품, 적층 제조, 잉크젯 프린팅, 레이저 용접, 해상, 에너지 및 자동차 등 광범위한 산업에 서비스를 제공합니다.

매우 강력한 멀티 물리학 도구인 FLOW-3D는 엔지니어가 모델링 목표를 추진하는 데 도움이 되는 기능, 사용 편의성 및 파워를 제공합니다. 최고 수준의 성능을 위해 구축된 FLOW-3D는 표준 워크 스테이션 솔루션에서 고성능 컴퓨팅 클러스터 솔루션의 수백개 CPU코어 솔루션으로 원활하게 확장됩니다.

고성능 컴퓨팅:사내 및 클라우드 환경

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최고의 성능이 필요하십니까? 대규모 시뮬레이션에 직면해 있습니까? 런타임 문제를 극복하고 계십니까? FLOW-3D는 업계에서 가장 까다로운 시뮬레이션을 지원하기 위해 데스크 톱 워크 스테이션 솔루션에서 고성능 온 디맨드 클라우드 컴퓨팅 및 클러스터 솔루션으로 원활하게 전환됩니다.

시뮬레이션 런타임은 주어진 시뮬레이션에 사용되는 크기, 복잡성 및 물리적 모델에 따라 달라집니다. 이상적인 경우, 덮개 구동 캐비티 흐름은 최대 2560개의 코어로 확장되는 반면 다른 모든 실제 애플리케이션은 최대 640개의 코어로 확장됩니다. 중요한 것은 FLOW-3D CLOUD를 사용하여 24시간 시뮬레이션을 45분(리드 구동 캐비티)으로 줄일 수 있다는 것입니다.

고성능 컴퓨팅 벤치마크1
고성능 컴퓨팅 벤치마크1
고성능 컴퓨팅 벤치마크2
고성능 컴퓨팅 벤치마크2
고성능 컴퓨팅 벤치마크3
고성능 컴퓨팅 벤치마크3
고성능 컴퓨팅 벤치마크4
고성능 컴퓨팅 벤치마크4
고성능 컴퓨팅 벤치마크5
고성능 컴퓨팅 벤치마크5

정확도

FLOW-3D는 업계 최고의 알고리즘 TruVOF 를 사용하여 높은 정확도의 시뮬레이션 결과를 더 빠르게 제공합니다. 유체 추적의 선구적인 방법인 TruVOF는 35년 전 처음 시작된 이래로 흐름 정확성에 대한 업계 표준을 설정하고 있습니다. FLOW-3D는 세계 유수의 과학, 제조 및 연구 회사와 협력하여 정확한 시뮬레이션과 효율적이고 효율적인 협업 워크 플로우를 제공한 결과입니다.

This case from Flow Science Japan
This case from Flow Science Japan

효율성

FLOW-3D는 당사의 혁신적인 Meshing방법 FAVOR™를 사용하여 기하학을 메쉬에 직접 삽입하여 문제 설정을 획기적으로 개선함으로써 다른 CFD소프트웨어에서 요구하는 노동 집약적인 재가공 없이 파라미터를 신속하게 조정할 수 있습니다. 엔지니어들은 런타임을 단축하고 결과를 더욱 정확하게 도출하여 설계 개념을 시각화, 최적화 및 협업하는 데 시간을 보냅니다.

Collaboration

FLOW-3D POST는 시뮬레이션 결과를 이해하고 공유하기 위한 강력하고 간단한 방법을 제공합니다. 수치 형식과 시각적 형식을 모두 동시에 분석하고, 동일한 뷰 포트에서 별도의 해석 사례를 연결하고 확인하여 결과를 비교할 수 있습니다.

FLOW-3D CLOUD는 매우 큰 영역 또는 긴 runtime 문제를 해결하기 위해 고성능 컴퓨팅 클러스터에 FLOW-3D CLOUD 버전을 설치하여 빠른 시간안에 문제를 해결할 수 있습니다.

하이브리드 병렬FLOW-3D 솔버는 병렬화 및 멀티 코어 클러스터 아키텍처의 활용을 최대화 시키기 위해 MPI와 OpenMP 모두를 사용합니다.

Hybrid : MPI (분산 메모리 형) / OpenMP (공유 메모리 형) 병렬화

MPI와 OpenMP를 하이브리드로 이용하여 메쉬 블록을 줄임으로써 통신 및 MPI 오버 헤드를 줄일 수 있습니다.
• 계산 노드에서 MPI와 각 계산 노드의 OpenMP를 하이브리드 사용
• 2 개의 병렬 처리 방식을 통해 높은 확장성 제공
• 더 적은 메쉬 블록, 적은 통신으로 MPI 오버 헤드를 줄임

FLOW-3D CLOUD는 짧은 개발 주기에서 포괄적인 연구를 할 수 있는 기회를 제공하여 상당한 성능상의 이점으로 runtime 감소를 제공합니다. FLOW-3D의 정확도를 유지하면서 이와 같은 효과를 달성 할 수 있습니다.

FlowSight

FlowSight

FlowSight는 FLOW-3DFLOW-3D CAST결과의 정교한 시각화를 제공하도록 설계된 고급 후 처리 도구입니다. FlowSight는 직관적인 후처리 인터페이스 내에서 우수한 결과 분석 기능을 갖춘 모델을 제공합니다. 스플 라인 경로를 따라 임의의 2D클립, 3D클립 및 투명도, 볼륨 렌더링, 고급 데이터 타임 시리즈 플로팅, 간소화 및 벡터 플롯은 사용 가능한 놀라운 도구의 일부에 불과합니다. FlowSight를 사용하면 여러 뷰 포트와 동적 객체 시각화 도구로 구성된 풍부한 기능 세트와 결합되어 있으므로 엔지니어는 분석 및 프레젠테이션 요구 사항에 맞게 CFD결과를 최대한 활용할 수 있습니다.

FlowSight는 모든 FLOW-3DFLOW-3D CAST라이센스에 포함되어 추가비용 없이 사용할 수 있습니다.

새로운–스플 라인 클립!

FlowSight의 스플라인 클립 기능을 사용하면 복잡한 곡면을 따라 클립을 생성할 수 있습니다. ogee weir 위로 물이 흐르는 시뮬레이션에서, 스플 라인은 ogee weir의 표면을 따라 형성됩니다. 그런 다음 스플 라인이 돌출되어 웨어 표면을 따라 물의 자유 표면 높이에 의해 색상이 지정된 클립을 생성합니다.

키 프레임 기능

https://youtu.be/Hvg_ApXSu5g

크고 복잡한 시뮬레이션을 분석 할 때 매우 일반적인 문제는 관심 영역이 형상에 의해 가려지거나 시뮬레이션이 시간이 지남에 따라 변경됨에 따라 관심 영역이 변경 될 수 있다는 것입니다. 키 프레임은 분석 중에 형상을 “분리되도록”허용하고 시점이 시간과 공간을 통해 이동할 수 있도록 하여 이 문제를 해결합니다.

이 애니메이션은 FlowSight의 키 프레임 기능을 사용하여 충전하는 동안 다이 반쪽을 “시각적으로”열고 다이를 채우는 금속을 표시하면서 다이 표면에 고체 온도를 표시하는 방법을 보여줍니다.

Particle Visualization

FlowSight는 파티클(입자) 시각화 기능을 완벽하게 갖추고 있습니다. 입자는 입자 직경, 입자 밀도, 입자 수명, 속도 및 관련성이 있는 기타 변수에 의해 색상이 지정될 수 있습니다. 이 경우, 입자는 각각의 직경의 크기에 의해 착색됩니다.

속도 벡터 필드

FlowSight는 사용자에게 평면 또는 도메인 전체에 걸친 전체 볼륨 속도 및 방향 분석에 속도 벡터 필드를 시각화하는 옵션을 제공합니다. 사용자 지정 가능한 벡터 필드를 사용하면 다양한 색상 지정 및 밀도 조정이 가능하여 선명도를 높일 수 있습니다.

Streamlines & Pathlines

FlowSight의 유선(Streamlines) 기능은 복잡한 동적 패턴을 완전한 충실도로 시각화하여 유동장 속도 방향에 대해 실시간 스냅 샷을 제공합니다. 경로 선(Pathlines)은 시간을 따른 유체 입자의 궤적을 시뮬레이션하는 동안, 히스토리 라인은 유동장에서 유체 입자를 애니메이션 합니다.

Iso-surfaces

Iso-surfaces 은 유체 및 고체 표면을 시각화하는 강력하고 빠른 방법으로, 일정한 난류 에너지 영역을 표시하는 데 적합합니다.

Volume Render

iso-surface에서만 변수를 표시하는 대신 사용자 지정 가능한 볼륨 맵을 사용하여 볼륨 전체에 걸쳐 변수를 표시합니다. 그림에 표시된 바와 같이 각 기포와 주변 액체의 변형률 크기는 볼륨 렌더링과 함께 표시됩니다.

 

Multiple Data Views

숫자 및 다양한 그래프 등의 시각적 형식으로 분석하기

Visualizing Non-inertial Reference Frame Motion

Non-inertial reference frame visualization는 편리한 시뮬레이션 설정을 제공하고 계산 시간을 단축하며 사용자가 사실적인 방식으로 모델을 시각화 할 수 있게합니다.

https://youtu.be/DvKxNa1gOVs

2D Clips

2D 클립은 모든 단면 평면에서 유체 매개 변수를 시각화하는 데 사용됩니다.

3D Clipping

3D 클리핑 도구를 사용하면 사용자가 6 개 방향 모두에서 등면을 동시에 슬라이스 할 수 있으며, 높은 결함 영역을 감지하고 유체 및 고체 영역 내부의 온도, 압력, 속도 프로파일을 시각화하는 데 유용합니다.

  • 특정 방향의 범위 사이에 애니메이션 제공
  • 한 번에 한 방향으로 스왑
  • 양방향 애니메이션 : 앞으로 및 뒤로

Arbitrary Clips

평면, 원통형, 상자, 원뿔형, 구형 및 간소화된 표면에 대한 시각화를 포함하여 광범위한 유연성으로 표면 뷰를 분석할 수 있습니다. 유체 흐름이 평면이 아닌 표면에 대한 시각화가 필요한 경우 유용합니다. 임의 클립을 사용하면 연속적으로 여러 클립을 만들 수도 있습니다.

Probe Data

포인트 프로브는 시간에 따른 변수의 진화를 보여주고, 라인 프로브는 거리에 따른 변수 값의 변화를 반환합니다. 오른쪽, 프로브는 유체의 응고 비율을 보여줍니다.

Vortex Cores

와류 코어 식별에 사용할 수있는 두 가지 옵션인 와류 및 고유 분석을 통해 코어 강도에 따라 필터링 가능한 결과 생성이 가능합니다.

엔지니어들은 연구를 위해 다양한 시각화 방법을 사용합니다. 유체 흐름에서 와류 코어의 분석은 중요한 문제로, 와류 코어는 속도 필드 내에 와류 구조 (중앙 트레이스)를 나타내는 선 입니다. 기술적으로, FlowSight는 와류 방법 및 고유치 분석에서 속도 벡터와 소용돌이 벡터의 속도장에서의 식별위치는 평행합니다. FlowSight는 사용자에게 와류 코어 식별을 위한 두 가지 옵션을 제공합니다. 코어는 특정 강도 이상 또는 이하로 FlowSight에서 필터링 될 수 있습니다. 코어는 일반적으로 코어 주위에 회전 또는 단순히 순환 강도의 비율에 의해 채색됩니다. 아래의 예에서는, 와류 코어 고유치 값 분석을 이용하여 생성됩니다. 강한 코어는 소용돌이의 중심에 형성되어있는 것을 알 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 펌프로 공기 흡입의 가능성을 연구 할 수 있습니다. 코어가 너무 강한 경우, 공기는 강한 와류로 인해 야기되는 열린 통로로부터 흡입될 수 있습니다.

History Data

그래프 도구는 일반적인 히스토리, 진단 및 메시 종속 데이터에 강력한 수준의 분석을 제공하여 서로 다른 시뮬레이션 데이터를 상대적으로 보여줍니다.

분야별 적용사례

  • 수자원 공학 분야 : spillways, 댐 붕괴, 홍수 영향, 쓰나미, 수처리 및 하수 시스템을 통한 물 흐름을 추적하고 분석하는 분야에서 다양하게 활용되고 있습니다.
  • 항공 우주 분야 : FLOW-3D 사용하여 항공기의 연료 탱크, 특히 우주선의 연료 유출을 정확하게 예측합니다. 
  • 적층 제조 분야 :  FLOW-3D 는 적층 제조분야에서 현업에서 사용할 수 있는 유일한 CFD소프트웨어 중 하나로, 파우더 베드 퓨전과 같은 다양한 정교한 적층 제조 프로세스를 상세한 수준으로 모델링 할 수 있습니다.
  • 레이저 용접 분야 : FLOW-3D는 용융 풀 역학분야에서  용접 이음매의 일관성과 강도에 중요한 역할을 하는 레이저 용접에 사용됩니다.
  • 자동차 산업 분야 :  FLOW-3D는 변속기 및 기어 모델링, 냉각 및 연료 시스템에서 가장 까다로운 열 유동 해석 분야의 문제 해결에 많이 사용되고 있습니다.  
  • 소비자 제품 개발 분야 : FLOW-3D는 샴푸 및 세제 병 채우기와 같은 소비자 제품 개발에 널리 사용됩니다 .
  • 미세 유체 분야 : FLOW-3D는 현재 3D 프린팅으로 제품을 개발하고 있는 잉크젯 프린팅 산업에서 연구 개발부문에 압도적으로 사용되고 있습니다. 
  • 생물 의학 응용 분야 : 자유 표면 분석 필요성이 발생할 때마다,  FLOW-3D 는 이러한 시스템을 시뮬레이션하는데 탁월합니다.
  • 코팅분야 연구개발 :  FLOW-3D는 코팅분야 제품 연구개발에 매우 자주 사용되고 있습니다.

회사 소개

소개

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  • 설립일 : 1997 년 11 월
  • 위치 : ( 본사 ) 서울시 금천구 가산동 우림라이온스밸리 B 동 301~2 호

사업 영역

당사는 엔지니어링 전문 기술서비스 업체로 다음과 같은 분야에서 탁월한 기술 서비스를 제공하고 있습니다 .

  • 국내유일의 수치해석 프로그램 (FLOW-3D) 공급 및 기술지원 – 한국총판
  • 수치해석 기술 컨설팅 전문 회사로 오랜 경험과 노하우를 바탕으로 차별화된 전문 기술 서비스 제공
  • 해양, 댐, 수처리, 주조, 철강, 조선, 항공/우주 분야, MEMS, 바이오 등 다양한 산업분야의 전문 해석
  • 용접 , Laser Welding, 3D 프린팅 해석
  • 첨단 제조 , 제철 , 우주항공 , 바이오 분야 수치해석컨설팅 및 연구용역
  • 엔지니어링 소프트웨어 개발
  • 사이펀 여수로 , 취수사이펀 시공설치

대표이사 인사말

(주)에스티아이씨앤디는 고품질 엔지니어링 서비스인 수치해석, 엔지니어링 S/W 개발 등 선진 기술개발에 힘쓰고 있습니다.

국내 최고의 기술력과 수치해석 경험을 통해 수처리분야의 댐해석, 강과 하천, 정수장, 하폐수처리장, 바이오 배양시설 및 첨단 제품 개발을 위한 자동차 부품개발, 전자, 주조, 철강 등 고난이도 수치해석 컨설팅 및 엔지니어링 소프트웨어를 개발 제공하고 있습니다.

고객의 성공이 최상의 가치임을 알기에 언제나 고객 여러분의 의견에 귀 기울이고 고객과 함께 성장하도록 최선을 다하겠습니다. 여러분의 관심과 조언을 부탁 드립니다.

대표이사 홍기원

주요 고객사

STI C&D 주요 고객사
STI C&D 주요 고객사

수치해석 (CFD) 분야 소개

FLOW-3D 공급 기술지원

  • FLOW-3D 의 국내 독점 공급 및 기술지원
  • FLOW-3D 의 정기 및 비정기 교육지원과 기술지원
  • 국내 대학 및 국가연구기관 교육 및 세미나

엔지니어링 수치해석 기술 컨설팅 용역

  • 홍수 시 하천 , 수리구조물의 3 차원적 영향검토
  • 댐 , 여수로 , 갑문 등 수리구조물의 다양한 설계안 3 차원 동수역학적 검토 및 최적 설계안 도출
  • 정수장 , 하수처리장 3 차원 유량분배 , 유동현상 등의 검토
  • 발전소 취배수로의 3 차원 유동해석을 통한 평면배치 및 적정규모 검토 , 증설 영향등 검토
  • 기계 , MEMS, 항공 , 조선 등 다양한 분야의 열전달 및 유체 유동에 대한 해석
  • 금형설계 및 주조품 결함예측에 관련된 Die Casting 분야 해석
  • 제강 , 연주 공정 , 열유동 , 응고해석 등 철강분야 3 차원 유동해석

오시는 길

제품 소개 요청

제품에 대한 기술시연 및 데모는 다음 링크에서 신청 가능하십니다.

산업 분야별 해석 사례

주조분야
Gravity Pour 중력 주조
High Pressure Die Casting 고압 다이캐스팅
Tilt Casting 경동 주조
Centrifugal Casting 원심 주조
Investment Casting 정밀 주조
Vacuum Casting 진공 주조
Continuous Casting 연속 주조
Lost Foam Casting 소실 모형 주조
Fill and Defects Tracking 용탕 주입 및 결함 추적
Solidification and Shrinkage 응고 및 수축 해석
Thermal Stress Evolution and Deformation 열응력 및 변형 해석
물 및 환경 응용 분야
Wastewater Treatment and Recovery 폐수 처리 및 복구
Pump Stations 펌프장
Dams, Weirs, Spillways 댐, 위어, 여수로
River Hydraulics 강 유역
Inundation & Flooding 침수 및 범람
Open Channel Flow 개수로 흐름
Sediment and Scour 퇴적 및 세굴(쇄굴)
Plumes, Hydraulic Zones of Influence 기둥, 수리 영향 구역
Coastal and Critical Infrastructure Wave Run-Up 연안 및 핵심 인프라 웨이브 런업
에너지 분야
Fuel/cargo sloshing in oceangoing containers 해양 컨테이너 용 연료 /화물 슬로싱
Offshore platform wave effects 근해 플랫폼 파 영향
Separation devices undergoing 6 DOF motion 6 자유도 운동을 하는 분리 장치
Wave energy converters 파동 에너지 변환기
미세유체
Continuous-Flow 연속 흐름
Droplet, Digital 물방울, 디지털
Molecular Biology 분자 생물학
Opto-Microfluidics 광 마이크로 유체
Cell Behavior 세포 행동
Fuel Cells 연료 전지들
용접 제조
Laser Welding 레이저 용접
Laser Metal Deposition 레이저 금속 증착
Additive Manufacturing 첨가제 제조
Multi-Layer Build 다중 레이어 빌드
Polymer 3D Printing 폴리머 3D 프린팅
코팅 분야
Curtain Coating 커튼 코팅
Dip Coating 딥 코팅
Gravure Printing 그라비아 코팅
Roll Coating 롤 코팅
Slide Coating 슬라이드 코팅
Slot Coating 슬롯 코팅
Contact Insights 접촉면 분석
연안 / 해양분야
Breakwater Structures 방파제 구조물
Offshore Structures 항만 연안 구조물
Ship Hydrodynamics 선박 유체 역학
Sloshing & Slamming 슬로싱 & 슬래밍
Tsunamis 쓰나미 해석
생명공학 분야
Active Mixing 액티브 믹싱
Chemical Reactions 화학 반응
Dissolution 용해
Drug Delivery 약물 전달
Drug Particles 마약 입자
Microdispensers 마이크로 디스펜서
Passive Mixing 패시브 믹싱
Piezo Driven Pumps 피에조 구동 펌프
자동차 분야
Fuel Tanks 연료 탱크
Early Fuel Shut-Off 초기 연료 차단
Gear Interaction 기어 상호 작용
Filters 필터
Degas Bottles 병의 가스제거

대학지원 프로그램

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학교 연구용 라이선스 공급


  • 대학의 연구 활동을 지원하기 위해 상용 제품 가격 대비 매우 저렴한 가격으로 지원하고 있습니다.
  • Weld/DEM 모듈은 각각 별도의 모듈로 구성되어 추가 구입 비용이 발생합니다.
  • 학교 연구용 라이선스는 제품 기능이나  격자수에 제한이 없습니다. 단, 학교 연구용 라이선스를 이용하여 상업적인 프로젝트는 수행할 수 없습니다.
  • 기타 궁금하신 사항이나 요청사항이 있으시면 아래 연락처로 연락 주십시오.

연락처 : 02-2026-0455
이메일 : flow3d@stikorea.co.kr


Teaching(강의) 목적 라이선스 지원


양질의 CFD 교육을받는 것은 토목, 기계, 전산 및 생화학 공학 세계에서 매우 중요합니다. 최첨단 시각화 및 고성능 컴퓨팅 기능을 제공하는 정확하고 다재다능한 CFD 소프트웨어는 학생들의 학습 경험을 향상시키고 CFD 전문가가 될 수 있도록 도와줍니다. 

  • 학부생 또는 대학원생들을 대상으로 수치해석 강의나 정례화된 세미나를 실시할 경우 라이선스와 교육을 지원합니다.
  • FLOW-3D를 이용한 열 유동해석 기초강의와  실습 강의를 지원합니다.
  • 당사 교육 강사가 직접 강의할 수도 있고, 필요하다면  학교 추천 대학원생을 대상으로 교육을 실시하여 학교 자체적으로 운영할 수 있도록 도움을 드립니다.
  • 궁금하신 사항은 아래 연락처로 연락 주시기 바랍니다.
연락처 : 02-2026-0455
Hydraulic Jump Simulation | FLOW-3D
Hydraulic Jump Simulation | FLOW-3D


평가 라이선스 지원


  • 제품을 평가하실 수 있도록 1개월 기간의  라이선스를 제공 하고 있습니다.
  • 평가 목적 외에  연구용으로나 상업적인 목적의 프로젝트는 수행할 수 없습니다.
  • 아래 신청서를 다운로드 하신 후 작성하셔서 이메일로 보내주시면 됩니다.

신청서 작성: < 링크 >
연락처 : 02-2026-0455
이메일 : flow3d@stikorea.co.kr

CFD Services
CFD Services

연구 적용 사례 : 세종대학교 항공우주공학과 – 심형섭교수님


KNSB 고체모터를 이용한 중형과학로켓추진기관설계

박지호*† ․ 최현수* ․ 최은교* ․ 방영웅* ․ 최현창*

Design of KNSB Solid Motor for Sounding Rocket Propulsion System
Jiho Park† ․ Hyunsoo Choi ․ Eungyo Choi* ․ Yeongwoong Bang* ․ Hyunchang Choi* ․ Hyungsub Sim**

ABSTRACT
This is the final report of the Aerospace Engineering Research 1 class in the Department of
Aerospace Engineering, Sejong University. This project started out of a curiosity about whether it is
possible to design a medium-sized sounding rocket propulsion system even with the composition of
the KNSB propellant. Based on the theoretical knowledge learned from the Aerospace Engineering
Research 1 class, ballistic analysis was performed using Matlab, PEP and Flow-3D, and a trajectory
program was created to visually check the performance of the designed propulsion system.

초 록
본문은 세종대학교 항공우주공학과 항공우주공학연구1 수업의 최종보고서이다. ‘KNSB 추진제 조성으로도 중형과학로켓 추진기관을 설계할 수 있는가’에 대한 궁금증으로부터 시작된 프로젝트로, 그레인의 형상 선정을 시작으로 내탄도 해석을 수행한 과정을 담았다. 항공우주공학연구1 수업으로부터 배운 이론 지식을 바탕으로 Matlab과 PEP를 활용하여 내탄도 해석을 수행하였으며, 설계한 추진기관의 성능이 어느 정도인지 육안으로 확인할 수 있도록 궤적 프로그램을 만들었다. 또한 ㈜에스티아이씨앤디로부터 전산유체해석 프로그램인 Flow-3D 라이센스를 제공받아 이를 활용하여 설계한 추진기관의 해석이 올바른지 전산해석을 수행하였고 교차 검증하였다.

Key Words: KNSB(질산칼륨-솔비톨), Combustion Analysis(내탄도해석), Sounding Rocket(과학로켓),
Numerocal Analysis(수치해석), PEP, Flow-3D, CFD(Computational Fluid Dynamics)

KNSB 고체모터를 이용한 중형과학로켓추진기관설계
KNSB 고체모터를 이용한 중형과학로켓추진기관설계