[STAR-CCM+] CFD 시뮬레이션으로 집안일을 마스터 해보세요!

 

손을 가슴에 대고, 집안일을 좋아하는 사람이 누구인가요? 글쎄요, 저는 그렇게 생각했습니다! 하지만 문제는
이겁니다. 우리가 집안일에 대해 더 많이 알게 되면 더 흥미진진해질 수 없을까요? 심지어 가장 지루한 일도요?
기회를 주기만 하면 덜 지루하지 않을까요? 세탁을 하는 데 숨겨진 아름다움이 있지 않을까요?
만약 우리가 세탁의 화학적 작용을 이해한다면요? 진공 청소에는 놀라운 입자 물리학이 개입되지 않을까요?
포장한 후 식기 세척기 안을 들여다보고, 설거지를 하는 동안 물줄기가 호기심을 자극하는 궤적을 보는 게
얼마나 만족스러울지 상상해보세요. 그리고 잔디 깎는 기계의 칼날이 잔디를 때리는 모습을 바로 아래서
바라보는 꿈을 꾸지 않은 사람이 있을까요? 하지만 우리의 안전에 위험이 없을까요?

"현명한 사람들은 바보만이 서두른다고 말합니다." 그러므로 이번 토요일 아침에 정말 더러워지기 전에
한 걸음 물러나자!" 시뮬레이션 엔지니어인 내가 말했습니다. 너무 바빠지는 대신, CFD 방식으로
몇 가지 집안일을 해결해 봅시다.

CFD 시뮬레이션 전문가처럼 집안일을 하다

잔디를 깎다

토요일 오전 8시 잔디 깎는 기계를 시동하기에 더 좋은 시간은 없습니다. 다행히도 동료인 올레흐 와 스테판이 완전히 조용하고 자율적인 이 기계를 도와주었습니다.

엄밀히 말해서 이것은 전산 유체 역학 CFD가 아닙니다. 이것은 이산 요소법 시뮬레이션입니다. 더 정확히 말해서 이것은 메시 없는 DEM 입니다 . 이것은 잔디 깎는 기계, 바닥 및 블레이드의 단단한 벽과 상호 작용하는 이산 입자의 기계적 거동을 시뮬레이션합니다. 잔디는 여러 개의 캡슐 입자가 서로 부착된 Flexible Fiber 모델로 모델링됩니다. 이러한 Flexible Fiber는 특정 힘이 가해지면 분리되는 기계 모델을 사용합니다. 공기는 이 빠른 메시 없는 접근 방식으로 모델링되지 않으므로 움직이는 잔디의 공기 기반 감쇠를 포착할 수 없습니다. 비물리적 거동을 금지하기 위해 감쇠력을 적용할 수 있습니다.

잔디 깎기 과정을 시뮬레이션하고 , 입자 분포를 분석하고, 유출을 줄이고 모든 섬유를 포착하고, 심지어 절단 토크를 예측하는 최첨단 기술.

하지만 여전히 공기를 고려하고 싶다면 단방향 커플링을 추가하여 공기가 입자에 영향을 미치거나, 심지어 양방향 커플링을 추가하여 공기도 입자의 영향을 받도록 할 수 있습니다! 하지만 지금은 시간이 없어서 나중에 설명하겠습니다…

아이들을 위한 아침 식사 준비

오전 8시 30분 …아이가 비명을 지르기 시작했습니다. "배고파!" "나도" 또 다른 아이가 말했습니다. 그리고 1. 글쎄요, 아마 아이들을 위한 아침 식사를 준비할 시간일 겁니다. 뭐? 갓 구운 빵이 없나요? 걱정하지 마세요, 아이들아, 아빠가 다 해드릴게요.

Conjugate Heat Transfer 모델링이 유용한 순간 :

아, 아이들도 목마르나요? 잠깐만요. 아, 수도꼭지가 새네요…

수도꼭지를 고치다

오전 9시 우리 모두 "나 홀로 집에"를 보았습니다. Wet Bandits가 활약하는 모습을 본 후로, 물로 인한 피해는 재미없다는 것이 분명해졌습니다. 그래서 저는 모든 CFD 엔지니어가 진짜 쌍을 손에 넣기 전에 수도꼭지 내부를 연구할 것을 강력히 권장합니다! 저는 파트너인 AEROTHERM의 이 다상 VOF(유체 부피) CFD가 수도꼭지를 정말로 고치는 데 필요한 모든 이해를 제공한다고 믿습니다(하지만 저는 어떠한 피해에 대해서도 책임을 지지 않습니다).

물을 제외하고 무엇이 들어있나요? 공기와 물 모두의 유체 부피(VOF) 다상 시뮬레이션 . 하지만 아이들이 목마르니까 빨리 실행해야 합니다. Adaptive Timestep과 MHRIC 체계를 사용하여 처리 시간을 단축하고, 사랑하는 Adaptive Mesh Refinement를 추가하세요. 즉, 필요한 곳에서 필요한 때에 미세한 메시만 있으면 됩니다. 이제 물이 다시 흐릅니다!

세탁하기

오전 9시 35분 아이들은 아침 식사를 마쳤고, 초콜릿 소스는 예전처럼 잠옷에 제 역할을 했습니다. 이건 심각한 일이고 여기 있는 계산 화학 친구들의 도움이 필요할 겁니다!

계산 화학을 이용한 저온 세탁 시간 : Simcenter Culgi의 Dissipative Particle Dynamics DPD 시뮬레이션이 해결책입니다. 공존하는 고체 및 유체 상과 최소한의 매개변수화 노력으로 상 전이를 정확하게 시뮬레이션합니다. 세제가 고체 얼룩을 침투하고 지속적으로 침식하여 얼룩 표면에서 멀리 옮기는 모습을 살펴보세요. 이는 분자 규모에서 성공적인 세탁 중에 발생하는 일입니다.

이걸 먹어라, 초콜릿 얼룩아!

세탁이 진행되는 동안 나는 서둘러 주방 테이블로 돌아와서 엉망진창인 주방을 치운다.

설거지를 하다

오전 10시 자기야, 설거지를 했어(좋아, 내 동료 데이비드가 했고 , 그는 인정하건대 약간 CFDish했어)! 어쨌든, 나는 식기 세척기만큼 과소평가된 기계는 없다고 생각해! 진지하게 말해서, 식기 세척기 없이 아파트에서 휴가를 보낸 적이 있어? 고장이 나서 교체품을 기다려야 했던 적이 있어? 이제야 알았어. 휴가는 끝났어! 아니, 설거지를 손으로 해야 했던 시절로 돌아가고 싶지 않아. 그리고 그보다 더, 그 사랑하는 기계에 대한 이 가상 통찰력을 좋아해:

여기서 하이브리드 멀티페이즈가 여러분의 친구입니다. 로컬에서 가장 효율적인 것으로 자동 전환되는 여러 상호 연결된 모델이 액체와 기체 상태를 설명합니다. 유체의 부피가 더 큰 액체 저장소를 시뮬레이션하는 반면, 유체 필름 모델은 습윤 표면과 같은 효과를 포착하고 라그랑주 멀티페이즈는 탄도 물방울을 포착합니다. 이것은 최대 효율로 접시를 처리하지만 적응형 메시 세분화를 추가하는 것을 잊지 마세요.

잠깐 덧붙여 말씀드리자면, Simcenter STAR-CCM+ 2406을 통해 우리는 이를 한층 더 발전시켰습니다!

아이들에게 양치질을 하라고 부드럽게 상기시켜주세요

오전 10시 30분 자녀가 있다면 제 말이 무슨 뜻인지 아실 겁니다. 우리 모두 그런 적이 있거든요! 아마도 Oleh 의 사랑하는 유연한 섬유와 침식 모델링이 있는 이 DEM이 도움이 될 겁니다.

진공 청소

오전 10시 45분 잔디 깎기. 수도꼭지 수리. 아이들에게 밥 주기. 설거지. 양치질. 빵가루, 애완동물 털, 레고 블록 등을 제거할 시간. 가상 진공 청소기를 사용할 시간. 오, 유연한 섬유가 있는 DEM이 다시 유용하네요 (잔디 깎는 기계, 칫솔, 진공 청소기가 이렇게 많은 공통점을 가지고 있다고 누가 생각했을까요!). 하지만 이번에는 공기 역학적 힘과 완전히 결합되었습니다. 더 나은 청소 결과를 위해!

세탁물을 말리다

오전 11시 세탁물이 깨끗합니다. 말릴 시간입니다. 이걸 보는 데 몇 시간이나 걸릴 수 있습니다. 정말 매혹적입니다. 이게 제가 세탁물의 훌륭한 후처리라고 생각하는 것입니다.

시뮬레이션: 이산 요소법, 또다시. 올레, 또다시. 하지만 이번에는 사용자 정의 입자 응집! 새로운 기능! 재밌을 거 알아. 눈물을 닦으세요, 친구!

잔여물을 줄이세요

오전 11시 55분 거의 끝났습니다. 하루를 마감하기 전 마지막 조치입니다. 모든 훌륭한 CFD 엔지니어가 그렇듯이: 잔여 폐기물을 내립니다. 이제 – 편안한 주말을 보낼 시간입니다.

토요일 오후 12시 나는 여기를 떠난다! 주말이야, 자기야!

잠깐. 뭐라고요? 진짜 쌍둥이? 흠...

접시는 기다릴 것이다. 인생은 기다리지 않을 것이다.