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해양 CFD: 시뮬레이션으로 선박 설계 최적화

읽는데 소요되는 시간: 5분
해양 분야의 CFD 시뮬레이션에 대한 특별 보고서를 다운로드하십시오.

해양 산업은 선박 성능을 예측하기 위해 그간 스케일 모델 예인 수조를 주로 사용해 왔습니다. 이 방식은 여전히 유용하지만, 시뮬레이션, 특히 해양 CFD(전산 유체 역학)의 등장은 선박 거동을 디지털 방식으로 조사할 수 있는 기회를 제공합니다. 이를 활용해 실제 운항 조건에서 풀 스케일로 선박 성능을 예측할 수 있습니다. 이 특별 보고서에서는 DNV-GL 및 ABS와 같은 주요 기업 엔지니어와 선박 설계자가 해양 CFD에 Simcenter 소프트웨어를 사용한 사례를 소개합니다.

본 고객 성공사례에서 다룰 내용:

  • 유체 역학 시뮬레이션
  • 공기 역학적 해석
  • 추진 시스템
  • 수치 수조
  • 자동화된 설계 탐색

유체 역학 시뮬레이션은 예인 수조 테스트에 대안을 제공합니다

예인 수조는 지난 100여 년 간 유체 역학 성능을 파악하는 데 사용되었습니다. 그러나 모델을 생성하고 테스트를 수행하는 작업에는 많은 비용과 시간이 소요됩니다. 이는 예인 수조 테스트가 보통 설계 주기 후반에 진행됨을 의미합니다. 이 테스트는 초기 설계 옵션에 대한 인사이트를 제공하기 보다는 기존 설계를 확인하고 미세 조정하는 데 사용됩니다.

CFD 시뮬레이션은 예인 수조 테스트를 대체할 수 있는 최신 대안을 제공합니다. 엔지니어는 수치 수조의 가상 모델을 사용해 디지털 방식으로 선박 성능을 테스트 할 수 있습니다. 유체 역학 시뮬레이션은 설정과 실행이 빨라 설계 프로세스 초기에 배포할 수 있습니다. 이는 설계를 더 나은 방향으로 이끌어 나가는 데 사용할 수 있는 엔지니어링 데이터를 제공하며 선박 설계 혁신의 길을 열어줍니다.

본 특별 보고서에는 선체의 유체 역학 최적화, 캐비테이션 예측을 비롯한 프로펠러 시스템 모델링 등 다양한 경우에 CFD 시뮬레이션을 사용한 고객 성공사례가 포함되어 있습니다. 이 연구는 신속한 설계 평가가 주는 이점과 해양 분야에 사용할 수 있는 다중 물리 모델의 범위를 보여줍니다.

해양 분야에 설계 최적화를 사용하는 방법에 대해 알아보십시오

선박 효율성과 혁신을 위한 경쟁에서 앞서 나가려면 선박 설계자는 선박의 실제 성능에 대한 설계 변경 결과를 신속하게 예측할 수 있어야 합니다. 설계 탐색 소프트웨어를 사용하면 사용자가 지정한 요구사항에 따라 다양한 설계 버전을 신속하고 자동화된 방식으로 평가할 수 있으며, 이는 CFD 시뮬레이션을 한 단계 더 발전시킵니다.

본 보고서에서 IBMV가 에너지 절약 장치 개발에 설계 최적화를 사용한 방법과 ABS가 자동화된 설계 탐색을 사용해 프로펠러 성능을 개선한 사례를 살펴보십시오.

해양 CFD(전산 유체 역학) 소프트웨어의 주요 이점

설계자는 해양 CFD 소프트웨어를 사용해 현실적인 운항 조건에서 선박 성능의 모든 측면을 검토할 수 있습니다. Siemens의 Multiphysics CFD 솔버는 해양 시뮬레이션에 필요한 모든 솔루션을 제공할 수 있도록 지속적으로 개발됐습니다.

  • 선체 저항 예측

  • 캐비테이션을 비롯한 프로펠러 성능 예측

  • 프로펠러 또는 가상 디스크에 의한 자체 추진 시뮬레이션

  • 선박 움직임, 동력 반응 및 파도에 대한 반응 예측

  • 통합 공기 역학 및 유체 역학 시뮬레이션

  • 통합 유체 역학 및 응력 저항 시뮬레이션

  • 1D 시스템 시뮬레이션 도구를 사용한 연동 해석

개요 영상을 통해 자세히 알아보십시오.

해양 분야에 풀 스케일 CFD 시뮬레이션을 사용하는 이유는 무엇일까요?

모델 스케일에서 선박 설계를 테스트하면 예측 불확실성이 증가합니다. 실제 성능을 예측하기 위해 결과를 확장해야 하며, 이를 위해 사용한 경험적 관계로 인해 부정확성이 발생할 수 있습니다. CFD 모델링은 풀 스케일로 수행할 수 있어 결과를 확장할 필요가 없습니다. 또한 풀 스케일로 시뮬레이션하면 프로펠러 성능이 정확하게 예측되듯 경계층 효과가 올바르게 포착됩니다. 본 백서를 통해 해양 분야에 풀 스케일 CFD 시뮬레이션을 사용해 얻을 수 있는 이점에 대해 자세히 알아보십시오.

해양 CFD 소프트웨어를 사용하면 선박 설계자와 엔지니어가 실제 운영 조건에서 풀 스케일로 선박 성능을 검사할 수 있습니다. 자동화 분야의 최신 기술로 설계를 몇 시간 내에 테스트 할 수 있어 여러 옵션을 쉽게 탐색하고 설계 최적화를 수행할 수 있으며, 가장 효율적인 설계를 시장에 선보일 수 있습니다.

선박 설계 프로세스의 모든 단계를 위한 솔루션

Siemens 솔루션을 활용해 극초기 컨셉트 단계부터 최종 생산 설계, 작동에 이르는 전 과정의 선박 디지털 트윈을 생성할 수있습니다. Siemens는 다음과 같은 성능 예측을 위한 솔루션 포트폴리오를 제공해 설계 목표를 빠르게 달성할 수 있도록 지원합니다.

  • 다중 물리 CFD 시뮬레이션

  • 공기 역학 및 유체 역학 시뮬레이션

  • 1D 시스템 해석

  • 구조적 무결성 및 음향 예측

  • 자동화된 탐색 및 설계 최적화

  • 지능형 보고 및 데이터 분석

Siemens 솔루션에는 소프트웨어, 물리적 테스트 및 엔지니어링 서비스가 포함돼 있어 효율성 요구사항을 충족하고 그 이상의 효율성을 실현할 수 있습니다. 이들 솔루션을 완전한 제품 라이프사이클 관리 시스템의 일부로 사용하십시오.

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