열/유동 해석분야 모델링 교육

본 교육은 다중물리현상 시뮬레이션 소프트웨어인 COMSOL Multiphysics V6.3을 이용하여 3일 동안 실습 위주로 진행합니다. 물리현상을 시뮬레이션 하기 위한 전 과정을, COMSOL Multiphysics V6.3 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 이용하여 진행합니다. 본 과정은 열전달 및 유체와 관련된 분야의 모델 위주로 진행됩니다. 해당 분야에 대해 COMSOL Multiphysics V6.3을 이용하여 해석하고자 하는 사례에 따른 물성 및 경계조건 입력방법 등을 위주로 진행됩니다.

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모델링교육 수강 기간은 결제완료일로 부터 7일간 입니다.

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열유동과 관련된 기본내용소개

열 유동 분야 소개 및 COMSOL Multiphysics V6.3에서 제공하는 열 유동 분야에 대한 기본 경계 조건들을 살펴볼 것입니다.

모델 실습1 (층류 유동 해석과 이를 기반한 입자추적 해석)

간단한 Static Mixer 예제를 통해 Laminar Flow에 대한 설정 방법 및 해석에 대해 살펴보고 이후 Particle Tracing 설정을 통해 층류 해석 결과를 바탕으로 입자해석 방법을 수행하는 법에 대해 살펴볼 것입니다.   

[COMSOL Multiphysics, Particle Tracing Module 필요]

모델 실습2 (비 등온 자연 대류 해석)

유체 해석과 열 해석에 대해 열 전달 모듈에서 제공하는 구속조건을 통해 유체 해석 없이 유사한 결과를 나타내는 해석을 수행하고, 이후 실제 열 및 유동을 연동하여 비 등온 유동해석을 수행하였을 때의 결과를 비교해 볼 것입니다.   

[COMSOL Multiphysics, Heat Transfer Module 필요]

모델 실습3 (복사를 포함한 강제 대류 해석)

열 전달 해석에서 전도 대류 및 표면 복사를 해석하는 방안에 대해 살펴보는 시간입니다. 또한 강제 대류에서 비 등온 유체 해석을 설정하고 해석에 적용하는 방법에 대해 살펴볼 것입니다.   

[ COMSOL Multiphysics, Heat Transfer Module 필요]

모델 실습4 (다공성 매질 내에서의 유동을 포함한 난류 해석)

Porous domains으로 처리될 수 있는 공기 필터를 포함하는 자유 및 다공성 매질에 대한 난류 유동 현상에 대하여 알아보는 시간입니다. 필터의 다공성 물질은 급격한 압력 강화와 필터 내부 난류 수준의 급격한 증가를 유발합니다. Clear-flow 및 다공성 영역(porous domain) 모두에 대한 난류 유동장은 Turbulent Flow, k-ω 인터페이스를 사용하여 계산됩니다.   

[COMSOL Multiphysics, CFD Module 필요]

모델 실습5 (승화효과를 고려한 동결 건조 해석)

동결 건조는 동결된 액체가 동결된 상태에서 기체 상태로 직접 이동하는 승화라는 기술을 사용합니다. 상 다이어그램에서 볼 수 있듯이 매우 낮은 압력과 온도에서 고체는 중간 액상을 거치지 않고 기체 단계로 직접 변화할 수 있습니다. 동결 건조는 식품, 혈장 또는 항생제와 같은 열에 민감한 물질을 유리병 또는 챔버에서 동결하는 과정과 다음으로 챔버의 압력을 낮추고 충분한 열을 천천히 추가하여 동결된 물질이 승화되도록 하는 두 가지 주요 단계로 구성됩니다. 진공 챔버 조건에서 유리병의 얼음 승화 과정 해석 모델을 통해서 관련 기능들을 살펴봅니다.   

[COMSOL Multiphysics, Heat Transfer, CFD Module 필요]

모델 실습6 (이상 유체 계면 추적 해석)

다상 유동 해석에 대하여 살펴보는 시간입니다. 특히 이 시간에는 예제 모델을 통해 다상 유동 해석 방법 중 하나인 Level-Set 기법을 이용하여 계면 추적(Interface Tracking) 방법을 통한 다상 유체의 움직임에 대하여 살펴볼 것입니다.   

[COMSOL Multiphysics, CFD Module 필요]

모델 실습7 (Frozen Rotor 기능을 적용한 교반기 해석)

교반기 내부 회전체 해석을 Frozen Rotor 시뮬레이션 방법으로 진행합니다. 회전 부품이 용기 벽 및 배플과 함께 제자리에 고정된 상태로 해석되며 회전에 적용되는 힘은 원심력과 코리올리 힘이 있습니다.   

[COMSOL Multiphysics, CFD, Mixer Module 필요]

모델 실습8 (Non-Newtonian 유체를 적용한 이상 유체 해석)

다상 유동 해석에서 하나의 상이 power-law 비 뉴턴 유체인 상태에서 슬롯 다이 코팅 공정을 모델링 하는 방법에 대해서 알아봅니다. 이 해석 모델에서는 다상 유동 해석 방법 중 하나인 Phase-Field 기법을 사용합니다. 

[COMSOL Multiphysics, Polymer Flow Module 필요]

모델 실습9 (Global ODE를 포함한 FSI 해석)

FSI(Fluid-Structure interaction)에 대한 설정 방법에 대해 살펴보고, 이를 해석하는 방법에 대해 알아볼 것입니다. 또한 Global ODE를 통한 유량 계산 방법을 수행함으로써, 간단한 ODE 사용 방법에 대해서도 알아볼 것입니다. 

[COMSOL Multiphysics, MEMS Module 필요]

모델 실습10 (위상 최적화 방법을 적용한 최적화 해석)

유동 해석에서 주어진 목적 함수를 만족시키는 값을 찾아가는 최적화 해석에 대해서 살펴볼 것입니다. 이러한 최적화 해석 방법 중 하나인 위상 최적화(Topology optimization) 해석방법에 대해서 예제를 통해서 알아볼 것입니다. 

[COMSOL Multiphysics, Optimization Module 필요]

모델 실습 11 (Pipe flow 및 Heat transfer 다중 물리 모델링 해석)

Nonisothermal Pipe Flow 인터페이스와 Heat Transfer in Solids 인터페이스를 함께 사용하여 금형 냉각 프로세스를 모델링하는 방법에 대해서 알아봅니다. 냉각 채널을 설명하는 방정식은 Pipe Wall Heat Transfer multiphysics 커플링을 사용하여 금형과 폴리우레탄 부품의 열 전달 방정식에 완전히 결합하여 해석이 수행됩니다. 

[COMSOL Multiphysics, Pipe Flow Module 필요]

모델 실습12 (다공성 매질 내 유체의 상 변화를 고려한 유동 해석)

다공성 매질 습기가 증발(evaporation)하는 현상을 포함한 유동 현상을 위한 물리적 설정에 대해서 살펴볼 것입니다. 증발 현상이 일어나는 해석 조건에 따른 가정 및 설정 등에 대해 알아보고 이를 통한 해석을 수행해 볼 것입니다. 

[COMSOL Multiphysics, Heat Transfer Module 필요]

COMSOL Multiphysics 기본교육 이수하신 분들에게 수강을 권장합니다.