Boundary Layer

Boundary Layer에서는 경계층 격자를 생성한다.

Configurations

오른쪽의 (+)를 클릭하면 경계층 격자를 생성하기 위한 조건을 설정하는 창이 열린다.

Number of Layers 에서 경계층 격자의 개수를 결정한다.

Thickness Model Specification 에서 경계층 격자의 높이를 결정하는 방법을 선택한다. 층의 높이를 첫번째 격자, 마지막 격자, 전체 격자의 높이로 지정하는 옵션이 있다. 격자 높이의 증가율은 증가율을 지정하거나 전체 높이를 지정할 수 있다. 그리고 첫번째 높이와 마지막 높이를 지저하는 옵션이 있다.

층의 높이를 나타낼 때 Absolute인지 Relative인지 선택할 수 있다. Relative는 경계층 격자를 쌓을 경계면의 격자 크기를 기준으로한 상대값이며, absolution는 미터 단위의 값이다.

• Final and Expansion : 마지막 층의 높이와 높이 증가율을 지정한다.

• Final and Total : 마지막 층의 높이와 전체 높이를 지정한다.

• First and Expansion : 첫번째 층의 높이와 높이 증가율을 지정한다.

• First and Total : 마지막 층의 높이와 전체 높이를 지정한다.

• Total and Expansion : 전체 층의 높이와 높이 증가율을 지정한다.

• First and Relative Final : 첫번째 층의 높이와 마지막 층의 높이를 지정한다. Relative 옵션만 사용할 수 있다.

Min. Total Thickness 는 전체 높이의 최소값이다. 전체 높이가 이 값보다 작으면 그 부분에 경계층 격자를 만들지 않는데 경계층 격자 높이가 너무 작을 때 격자의 품질이 낮아지는 것을 방지하기 위한 장치이다.

Boundary Layer Configuration

Advanced Configuration

Advanced Configuration

• Number of Grow : 점이 extrude 되지 않을 때 이 값 만큼의 층을 연결된 면에서부터 생성한다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.nGrow에 해당한다.

• Static Analysis of Starting Mesh

  • Feature Angle Threshold : 각 면의 법선 벡터가 이루는 각도가 이 값보다 크면 모서리 부분에 경계층 격자를 만들지 않는다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.featureAngle에 해당한다.
    • 아래 그림의 왼쪽은 이 값이 60일 때이다. 두 면의 법선 벡터가 이루는 각도가 90이기 때문에 이보다 작은 60일 때는 모서리 부분에 경계층 격자를 만들지 않으며, 이보다 큰 120일 때는 오른쪽 그림과 같이 모서리 부분에도 경계층 격자가 만들어진다.
    • 이 값이 120 정도로 큰 값일 때 격자 품질 뿐 아니라 경계면의 형상이 왜곡되는 문제가 발생하는 경우도 있어 유의해야 한다.

Feature Angle Threshold, 60(좌), 120(우)

• Max. Thickness Ratio : 왜곡된(warped) 셀에서 경계층 격자를 만들지 않기 위한 값이다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.maxFaceThicknessRatio에 해당한다.

• Patch Displacement smoothing

  • Number of Iterations : 면에 수직 방향의 스무딩 iteration 회수이다. 디폴트는 1이며 원하는 격자가 만들어지지 않는 경우 이 값을 높인다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.nSmoothSurfaceNormals에 해당한다.

  • Smooth Layer Thickness : 표면 전체에 걸쳐 층 두께를 부드럽게 조절하기 위한 iteration 회수이다. 보통 10이면 충분하다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.nSmoothThickness에 해당한다.

• Medial Axis : SnappyHexMesh는 Mesh shrinking 알고리즘으로 displacementMedialAxis와 displacementMotionSolver를 제공하는데 BaramMesh에서는 displacementMedialAxis 방법만 지원한다. 아래의 설정들은 이에 대한 입력이다.

  • Min. Axis Angle : 셀이 형상 내부의 중심축(dedial axis)과 이루는 각도를 조절하기 위한 값이다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.minMedialAxisAngle에 해당한다.

  • Max. Thickmess Ratio : 층 두께와 중앙 거리(medial distance)의 비율이 이 값보다 크면 경계층 격자의 성장을 줄인다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.maxThicknessToMedialRatio에 해당한다.

  • Number of Smoothing Iter. : 내부 격자 이동 방향의 스무딩 iteration 회수이다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.nSmoothNormals에 해당한다.

  • Max. Snapping Relaxation Iter. : relaxation 단계의 회수이다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.nRelaxIter에 해당한다.

• Mesh Shrinking : 격자 생성 과정에서 특정 영역의 격자를 축소하는 방법으로, 경계층 격자를 생성할 때 경계면 근처의 셀 크기를 줄여 좋은 품질의 격자를 얻기 위해 수행한다.

  • Num. of Buffer Cells : 층의 수를 점진적으로 감소시키기 위해, 새로운 층 쌓기를 종료하기 위한 버퍼 영역의 개수이다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.nBufferCellsNoExtrude에 해당한다.

  • Max. Layer Addition Iter. : Mesh shrinking을 위한 전체 iteration 회수이다. 이 회수에 도달하면 격자 품질과 관계없이 격자 생성이 종료된다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.nLayerIter에 해당한다.

    • 아래 왼쪽 그림에서 모서리에 경계층 격자가 생성되지 않은 것은 격자 품질 유지를 위해 mesh shrinking이 적용된 결과이다. 오른쪽 그림은 mesh shrinking이 적용되지 않은(1인 경우) 것으로 모서리에도 경계층 격자가 만들어졌지만 격자 품질이 좋지 않게 된다.

Max. Layer Addition Iter, 50(좌), 1(우)

• Max. Iter. Before Relax : Relaxed mesh quality control이 적용되기 시작하는 iteration 회수이다. 이 값의 이전까지는 메뉴의 Mesh Quality에 설정된 기준을 사용하고, 그 다음부터는 Relaxed mesh quality control이 사용된다. snappyHexMeshDict의 addLayersControls.nRelaxedIter에 해당한다.