[Simcenter 3D] AI 를 이용한 ROM builder 사용법, 기능 소개

 

이중 진자의 시뮬레이션 

 1. 이중 진자의 비선형성을 제거하여 다음과 같이 빠른 해석을 수행할 수 있습니다. 이와 같이 복잡한 모델이 갖는 정확성을 보장받으면서, 계산 시간을 줄이는 방법을 ROM(Reduced Order Model)이라고 합니다. ROM builder 는 물리적인 데이터를 기반으로 비선형을 포함한 고차 모델을 등가의 저차 모델로 구축할 수 있습니다. 이와 같은 방법을 사용하면 경계조건을 변경하지 않고, 정확도를 유지하면서 훨씬 더 빠르게 솔빙이 가능합니다. 고전적인 방법을 사용하여 ROM 모델을 구축하기 위해서, A, B, C, D 라는 행렬을 계산해야 했습니다. 그러나 ROM builder 는 데이터 학습을 통해 최적의 파라미터를 도출 할 수 있습니다. Equation 기반이 아닌 DNN(Deep Neural Network) 기반이기 때문에 어떤 복잡한 모델도 사용 가능합니다. 

현가장치의 시뮬레이션

 1. 다음은 현가장치의 시뮬레이션 예제입니다. 현가링크를 고려한 서스펜션은 비선형성이 매우 높은 복잡한 모델입니다. 이것을 오른쪽 그림과 같이 ROM 모델로 구축할 수 있으며, 이 과정에서 파라미터 추정이 필요합니다. 

파라미터 추정이 완료되면 아래 그림과 같이 비선형 모델과 ROM 모델을 비교할 수 있으며, 그 결과가 매우 비슷함을 알 수 있습니다. 

1D-3D 열교환기 해석

 1. CFD 영역에서 ROM 모델을 사용할 수 있습니다. 라지에타를 관통하는 파이프를 경계조건을 변경하지 않고, 1D 로 모델링하여 해석시간을 단축할 수 있습니다. 아래 그림은 1D 요소를 이용하여 해석한 결과입니다. 파이프를 통과하는 열원수의 온도 변화는 매우 작습니다. 이에 비해 열원수와 열교환을 하는 대기 중의 공기의 온도는 약 30℃ 상승하였습니다.

1D 요소를 사용한 ROM 모델과 3D 모델을 비교하면, 그 오차가 크지 않음을 알 수 있습니다. 이것은 자유도가 높은 3D 요소를 사용하지 않고 1D 요소만을 사용하여 물리적인 거동을 충분히 모사할 수 있음을 알 수 있습니다. 

결  론

 1. Simcenter ROM builder 를 이용하면 데이터 기반의 차수 감소모델을 생성할 수 있습니다. 이 방법은 데이터 학습을 통해 최적화 모델을 생성하기 때문에 모델의 자유도와 영향을 받지 않습니다. ROM 모델은 복잡한 모델을 단순화해서 표현이 가능하며, 이 과정에서 물리적 거동은 크게 변화하지 않습니다. ROM 모델의 장점은 해석에 소요되는 시간 비용을 절감하여 실시간 모델을 생성할 수 있는 것입니다. 저차 모델에 대한 검증은 데이터 학습에 기반하기 때문에 사용자의 숙련도가 필요합니다.