Axi-symmetric Nozzle

* 형상 파일

개요

  • 본 예제는 축대칭 노즐 해석을 위한 격자 생성 예제이다.
  • 미국 식품의약청이 주관한 비뉴턴유체 시뮬레이션 검증을 위한 벤치마크 테스트 프로그램인 FDA’s Nozzle Challenge에서 사용된 다음 논문에 있는 형상이다.

Trias, Miquel, Antonio Arbona, Joan Massó, Borja Miñano, and Carles Bona. “FDA’s nozzle numerical simulation challenge: non-Newtonian fluid effects and blood damage.” PloS one 9, no. 3 (2014): e92638.

  • baramMesh를 실행하고 nonNewtonian_nozzle이라는 이름으로 project를 생성한다.

1. 형상정의 (Geometry)

형상은 주어진 fda-nozzle-scaled.stl 파일을 사용한다. 이 파일은 x-y 평면 상의 축대칭 면을 z 방향으로 extrude한 3차원 형상이다. baramMesh에서는 축대칭 형상의 격자를 직접 만드는 것이 아니라 3차원 격자를 만들고 그 중 하나의 면을 회전시켜(extrude) 축대칭 격자로 내보내는 방식을 사용한다.

하단 탭에서 Import - Select를 선택하고 stl 파일을 선택한다. ‘Split Surface’ 옵션을 선택하고 OK 버튼을 누르면 아래 그림의 오른쪽과 같은 창이 나타난다. 8개의 경계면이 만들어지는 것을 확인할 수 있다. OK 버튼을 클릭하면 형상을 불러온다.

stl 파일을 읽으면 zone0_suface, zone0_surface1, …과 같이 번호가 매겨진 8개의 면을 확인할 수 있다. 각 면을 구분하기 위해 이름을 바꾸어 준다. 마우스 오른쪽 버튼으로 면을 선택하고 Edit/View를 클릭하여 Name을 원하는 이름으로 변경한다. Type은 디폴트인 Boundary를 그대로 사용한다.


2. 영역정의(Region)

Region에서는 Fluid의 영역을 지정한다.

상단 (+)버튼을 클릭하면 아래 그림과 같이 변경된다. 디스플레이 창에서 마우스를 움직여 중앙점을 계산영역 내부에 위치시킨다. Add Region에서 Type을 Fluid로 그대로 두고 Add 버튼을 누르면 설정이 완료된다.

Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

3. 배경격자(Base Grid)

Number of Cells per Direction에 (600 50 2)를 입력한다. snappyHexMesh는 최 외각 경계면으로 형상 파일을 사용하는 경우 한쪽 방향으로 1개의 격자를 사용할 수 없기 때문에 2개를 사용한다.

Generate 버튼을 누르면 Display Control에 boundary들이 생성되고 격자 모양을 확인할 수 있다.

Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

4. 격자세분화(Castellation)

아무런 설정 변경 없이 Refine 버튼을 누른다. 완료되면 아래 그림과 같이 Display Control을 통해 격자를 확인할 수 있다.

작업이 완료되면 Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

5. 형상구현(Snap)

아무런 설정 변경 없이 Snap 버튼을 누른다.

작업이 완료되면 Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

6. 경계층격자(Boundary Layer)

Configurations의 (+) 버튼을 눌러 다음과 같이 설정한다.

  • Number of Layers : 5
  • Thickness Model Specification : First and Expansion
  • Size Specification : relative
  • First Layer Thickness : 0.15
  • Expansion Rate : 1.2
  • Min.Total Thickness : 0.3
  • Boundary : wall, wall1

나머지 설정은 디폴트를 사용하고 Start 버튼을 누른다. 완료되면 아래 그림과 같이 Display Control을 통해 격자를 확인할 수 있다.

Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

7. 내보내기(Export)

축대칭 격자로 내보내기 위해 ‘2D Exports’에 있는 ‘Axi-Symmetry’ 버튼을 클릭하면 다음과 같은 창이 열린다.

  • 경로와 이름을 설정한다.
  • Source Boundary에 back을 선택하고, Exposed Boundary는 front를 선택한다.
  • Axis Origin은 (0 0 0), Direction은 (-1 0 0)을 설정한다.

OK 버튼을 누르면 baramFlow에서 읽을 수 있는 폴더가 생성된다.

마지막으로 cavityFlow이라는 이름으로 Export 하면 baramFlow v23에서 열 수 있는 Project 폴더, polyMesh 폴더 등이 생성된다.