정확한 유체 캐비테이션 시뮬레이션

CFD 시뮬레이션으로 유체 캐비테이션 예측 및 관련 영향 축소

캐비테이션은 유체의 압력이갑자기낮아짐에따라발행하며상변화가일어나액체내부에기포를형성합니다. 이는특히펌프, 밸브, 프로펠러등의회전기계와같이유체흐름이많은경우에발생합니다. 유체캐비테이션은진동, 소음, 침식을일으키고구조상마모및손상을초래하기도합니다. 해양응용분야에서프로펠러캐비테이션은추진효율을떨어뜨리고선체와프로펠러블레이드모두에침식을일으킵니다. 따라서캐비테이션의발생가능성과발생위치를정확하게예측해유체캐비테이션을최대한줄이거나예방할수있는프로펠러를설계하는것이중요합니다.

CFD(전산 유체 역학)을 사용한 다상 모델링은 캐비테이션을 이해하는데필수적인도구입니다. 실물크기로확대된프로펠러의물리적테스트는예측과현실의실물크기에서작동하는조건간의차이로인해용도가제한적입니다. CFD를 활용하면 캐비테이션을 정확하게예측하고여러설계를신속하게살펴볼수있습니다.

정확한 캐비테이션 시뮬레이션을 수행하는 방법

선박 프로펠러의 캐비테이션은 Simcenter STAR-CCM+와 같이 CFD 코드에서 사용가능한일반적인캐비테이션모델로정확하게예측할수있습니다. 본백서에서는캐비테이션을시뮬레이션하는과정에서발생할수있는문제에대해자세히다룹니다. 다음요소들이캐비테이션시뮬레이션결과에미치는영향을평가하는방법을알아보십시오.

• 난류 모델

• 격자 해상도

• 프로펠러 지오메트리

• 축척 효과

본 백서에는 SVA Potsdam GmbH에서수행한 CFD시뮬레이션과 실험 데이터의 비교 분석이포함되어있습니다.

해양 CFD로 선박 설계 프로세스 추진

포괄적 디지털 트윈은 해양 혁신과 효율성을 추진하는 데있어매우중요합니다. Siemens 시뮬레이션 포트폴리오와 테스트 도구는유연하고, 개방적이고, 확장가능하며해양설계프로세스의모든단계를지원합니다. Siemens 솔루션은 통합 설계 환경, 자동화된 해양 CFD 워크플로, 지능형설계탐색도구를제공합니다. 이를통해여러설계버전을빠르게해석할수있고, 설계초기단계부터프로펠러와선박의성능을더잘파악할수있습니다.

본 백서의 작성자와 선박 CFD 경력 소개

Milovan Peric 교수는 CFD와 CFD의해양분야적용에대한연구를 30년 이상 수행해왔으며, 학계와 상업용소프트웨어기업에서연구직을역임하고있습니다. 그는 'Computational methods for fluid dynamics'(유체 역학을 위한 전산기법)의 공동저자이며, CFD 개발 및 응용에 관한 논문 약 200편을 단독또는공동으로집필했습니다. 현재뒤스부르크-에센대학교의선박엔지니어링및운송시스템선박기술연구소에서연구직을맡고있으며 Siemens Digital Industries Software의 해양 CFD 선임 컨설턴트이기도합니다.