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SOLIDWORKS® Flow Simulation

SOLIDWORKS® Flow Simulation

SOLIDWORKS® Flow Simualtion은 유동해석의 복잡성을 줄여 주고 유체 유동, 열전달 및 유동력을 손쉽게 시뮬레이션 할 수 있도록 도와주는 CFD(전산 유체역학)소프트웨어입니다.

SOLIDWORKS® Flow Simulation 왜 필요한가요?

제품 내/외부의 유동흐름을 보고 싶으세요? 팬의 개수나 위치 때문에 고민 중이신가요?

  • SOLIDWORKS Flow Simulation 소프트웨어는 액체 또는 기체 흐름이 제품 성능에 미치는 영향을 평가할 수 있습니다. 이제 사용자는 혁신적인 제품 개발에 대한 자신감을 가질 수 있으며 비용 손실을 초래하는 설계 실수를 사전에 줄일 수 있습니다.

영국에서 조사된 한 보고서에 의하면 제품 개발에 지속적인 투자를 하는 기업들이 그렇지 않은 기업 대비 200% 이상의 성장을 이루었음을 보여주고 있습니다.

제품구성에 따른 기능

  • Flow Simulation

    • 부품 내부 및 외부 유동
    • 회전체 해석
    • 비-뉴톤성 액체
    • 액체/기체/이상기체 해석
    • 팬의 성능커브 적용
    • 최적화 해석, 자유표면해석
    • 전도/대류/복사/연성해석
  • Flow Simulation Option Module

    • Electronic Cooling Module
    • HVAC

SOLIDWORKS® Flow Simulation 해석 종류


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▶ 내부 및 외부 유동
▶ 비정상 상태
▶ 화전 좌표 프레임
▶ 층류, 난류 및 천이 유동
▶ 비압축성 및 압축성 유체
▶ 열 전달 시뮬레이션
▶ 비뉴턴 유체

▶ 내부 유동으로 해석
   - 내관 내부에서 유체의 흐름
   - 방에서 히터를 가동하였을 때 방안의 온도 변화

▶ 외부 유동으로 지원
   - 외부에 노출된 구조물 주위를 흐르는 유체의 흐름
   - 유체의 흐름에 의한 유압 결과 및 온도 결과

▶ 비압축성(유체, 기체)
   - 압축이 되지 않는 유체
   - 압력에 관계 없이 체적, 온도, 밀도 등이 일정한 유체
   - 액체/아음속 흐름의 기체

▶ 압축성(기체)
   - 압축이 되는 유체
   - 압력에 따라 체적, 온도, 밀도 등이 변하는 유체
   - 초음속 흐름의 기체/압축성 터보 기계 등

▶ 전도
   - 접촉된 물체 사이에서 발생하는 열전달

▶ 대류
   - 유체와 고체 표면에서 발생하는 열전달
   - 강제대류: 바람에 의하여 발생
   - 자연대류: 밀도 차이에 의해 발생

▶ 복사
   - 전자기 파동으로 발생하는 열전달

▶ 유압 및 열 유동 결과
   - 유동해석을 통한 부품 표면의 유압 결과 및 열 유동 해석을 통한
   고체의 온도 결과를 실시간으로 구조해석의 해석조건으로 적용하여
   장비 구조 해석 진행

▶ 대칭 해석
   - 형상과 유동이 대칭 형상일 때 모델을 중심선을 기준으로 대칭 해석을 적용하여 계산 리소스 최소화
   - 대칭면을 기준으로 형상과 유동이 대칭임을 가정하고 유동 해석을 진행

▶ 주기 해석
   - 형상 반복적인 형상일 때 주기 조건을 활용하여 계산 리소스 최소화
   - 주기면을 기준으로 형상이 반복되는 것으로 가정하고 유동 해석을 진행

VOF(Volume Of Fluid)

▶ Flow Simulation에서 혼합되지 않은 유체의 경계면을 추적하여 계산 (기체-액체, 액체-액체)
▶ 기체-액체, 액체-액체
▶ 이론에 근거하여 신뢰성 있는 해석 결과

▶ 옴 가열(Ohmic Heating)혹은 저항 가열(Resistive Heating)이라고 함
▶ 원치 않는 가열이 발생하는 제품에서의 물리현상에 대한 정확한 모델링 가능

최적화 목적 및 지오메트리 구속 조건을 충족하는 부품의 형상 탐색

▶ 히트파이프 = 전열관
▶ 진공관 내에 액체를 넣고 한쪽 끝에서 열을 가하면 증발되고
   다른 한 쪽에서는 응축되어 방열된 후 원래 위치로 돌아오는 방식으로 작동
▶ 제한된 공간을 위한 가장 효율적인 열 관리 시스템

▶ 칩 패키치의 열 거동과 주변 환경과의 상호 연결
▶ JEDEC* 표준
▶ 표준 JEDEC 패키지에 대한 2저항 모델의 내장 라이브러를 통한 완벽한 지원

▶ 실제와 같은 PCB 모델링을 위한 도구
▶ 이방성 열전도율을 가지고 있는 고체 재질의 특별한 경우
▶ 여러 재질의 층으로 구성되어 있는 PCB의 물리적 속성을 결정하기 위한 간단하고 표준적인 접근 방법

▶ 고체, 팬, 열전냉각기, 2저항 모델, 접촉재질 등
▶ 고체 재질(IC 패키지)
▶ 팬(축류-Axial / 원심-Radial) 성능 곡선
▶ 열전 냉각기(Thermoelectric Cooler)
▶ 2 저항 모델
▶ 접촉 열전도재

▶ 현실적인 고급 복사를 고려한 시뮬레이션 기능
▶ 유리와 같은 반투명 내에서 복사 흡수
▶ 태양이 통과하는 건물의 유리창이나 조명 장치의 유리
▶ 표면에서 적당한 반사를 보장하기 위한 정반사 계수(Specular Coefficient)
▶ 고체 및 표면 특성에 대한 파장 의존성뿐만 아니라 복사 표면의 스펙트럼 특성 고려
▶ 객체를 통과하는 빛의 반사와 파생 확인을 위한 굴절률(Refractive Index)

온도에 대한 쾌적도와 환기 시스템의 효율성 평가

▶ 예상 평균 온열감(PMV)
▶ 유예상 불만족도(PPD)
▶ 작동 온도(K)
▶ 드래프트 온도(K)
▶ 공기 확산 성능 지표(ADPI)
▶ 유체에 대한 국부 공기질 지수(LAQI)
▶ 유체에 대한 혼합물질 제거 효율성(CRE)

▶ 혼합물(트레이서)이 있더라도 운반유체 유동에 미치는 영향을 무시할 수 있을 정도라는 가정하에
기존 운반 유체에 존재하는 혼합물에 대한 유동 해석
▶ 지정할 수 있는 트레이서 매개 변수는 다음과 같다
   - 트레이서의 질량분율
   - 트레이서의 질량유량
   - 국부 대기질 지수(LAQI) : 환기 시스템이 한 지점에서 오염 물질을 제거하는 효율성에 대한 정보
   - 오염 물질 제거 효율성(CRE) : 환기 시스템이 전체 공간에서 오염 물질을 제거하는 효율성에 대한 정보를 제공

▶ 건축자재
   - 콘크리트, 자갈, 목재, 아스팔트 및 기타재질
▶ 다수의 팬 제조사에서 제작된 1000개의 팬에 대한 라이브러리(팬 성능 곡선)
▶ 합금 세라믹, 금속, 수지, 접착제, 유리, 미네랄과 같은 고체 재질에 대한 데이터베이스

SOLIDWORKS® Flow Simulation을 활용한 산업별 해석 사례


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Air Curtain의 성능 분석

▷ 문제점 : 웨이퍼 세척기로 유입되는 FFU 외부 기류를 막기 위한 Air Curtain의 성능 분석을 통해
대상 챔버의 정체 및 발생된 Fume에 대한 제거 정도 확인

▷ 개선방안 : Air Curtain에 공급 되는 N2 기체와 FFU에서 유입되는 Air에 기류 해석을 통해 성능
분석 및 웨이퍼 표면의 압력 분포 분석을 통한 Fume 제거율 확인

▷ 필요해석 : CFD Analysis

FUME배기 조건 검토

▷ 문제점 : LCD 제작 공정에 의하여 발생된 승화물은 장비의 내구성 및 유지기간을 단축시키며,
외부 유출 시 환경 오염을 유발

▷ 개선방안 : 챔버와 셔터 중간에 막을 구성하여 별도 배기를 통한 음압 제어로 외부 유출을
최대한 차단하는 구조를 제안

▷ 필요해석 : CFD Analysis

EPA FeedThrough의 가스 누설 해석

▷ 문제점 : 원자력 발전 설비에 설치되는 EPA Flange는 설비 특성상 오염물질 누출 및 사고 시 방사능 물질
확산을 억제해야 밀폐된 격낙용기 내부의 전력과 전기적 신호를 연결시켜주는 주요 부품으로 구조적 안정성이
필수적으로 검증되어야 한다.

▷ 개선방안 : 전기적 신호를 전달하는 FeedThrough 내부에 충전된 질소 가스의 내압에 의한 응력및 변위
계산을 통한 취약 부위 분석 및 구조적 거동 분석을 통한 제품의 안전성 검토

▷ 필요해석 : CFD Analysis

자동차 LED 램프의 열/유동해석

▷ 문제점 : 자동차 램프 산업에서 급 성장중인 LED적용 분야는 램프의 다양한 모양 변화 및 배치조건에
따라서 방열이 매우 중요한 인자로 작용. 이에 제작 전 설계 단계에서 LED의 배치에 따른 열/유동 해석이
램프의 공간과 비례하여 필히 검토가 필요함.

▷ 개선방안 : 열유동 해석을 통하여 LED의 배치조건과 램프의 공간적인 부분을 설계 초기 단계에서부터
검토하여 설계에 반영함

▷ 필요해석 : CFD Analysis

방산 장비 내부 열/유동 해석

▷ 문제점 : 방산장비의 내부 열/유동에 대한 분석을 통한 내부의 온도 분포 분석 확인 필요

▷ 개선방안 : 보드 별 발열 조건을 적용하여 열/유동 해석 실시 각 영역 및 부품 별 온도 분포 분석

▷ 필요해석 : CFD Analysis

뇌동맥류 개선 위한 STENT 적용 유동 해석

▷ 문제점 : 뇌동맥류 개선을 위한 스탠트 개발 어체가 제품 제작 후 의료기기의 여건 상 시험적인
평가가 어려운 상태

▷ 개선방안 : 시험적인 방법보다는 해석을 통하여 단기간에 제품을 검증하고 추가 보완이 가능함

▷ 필요해석 : CFD Analysis

SOLIDWORKS® Flow Simulation 체험판 요청


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