Simcenter Flomaster - Solid Heat Transfer
Simcenter Flomaster V2401
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1차원 CFD의 주요 목적 중 하나는 시스템 열해석입니다.
1차원 CFD 해석을 통해 시스템의 난방/냉각 성능을 검토 및 예측할 수 있습니다.
Simcenter Flomaster는 여러 다양한 열유동 해석을 구현할 수 있도록 Heat Exchanger 및 OneD Heat transfer, Solid 컴포넌트 등을 제공합니다.
이번 technote에서는 Solid 컴포넌트를 소개합니다.
Solid 컴포넌트들을 Solids 폴더에 있습니다.
여러 다양한 컴포넌트를 제공하고 있으며, 이번 technote에서는 가장 기본이 되는 컴포넌트들을 다루겠습니다.
1. Source
1) Heat Flow Source: 열량을 직접적으로 입력하는 컴포넌트입니다.
+값은 시스템에 열을 공급하는 heating 효과를 나타내며,
-값은 시스템에서 열을 빼내는 cooling 효과를 나타냅니다.
2) Temperature Source: 연결된 지점의 온도를 설정하는 컴포넌트입니다.
1) Point Mass: 연결된 지점에 질량 및 재질을 설정하여 heat capacity 효과를 나타내는 컴포넌트입니다.
Transient 해석 시 질량이 갖는 heat capacity 효과로 인해, 온도 변화를 늦추는 damping 효과를 표현할 수 있습니다.
1) Conduction 2-Arm: 연결된 지점들 간의 열전도를 설정하는 컴포넌트입니다.
Conductivity와 geometry를 설정하여 열전도를 모델링합니다.
Geometry는 2가지 종류(Simple Conduction, Cylinder Conduction)이 있으며, 설정한 종류에 따라 geometry를 설정합니다.
Simple Conduction은 wall이나 plate 같이 평평한 solid를 표현할 수 있으며,
Cylinder Conduction은 원통형 이음새 등을 표현할 수 있습니다.
2) Convection Solid: 연결된 지점에서 외기의 대류를 나타내는 컴포넌트입니다.
접촉 면적과 heat transfer coefficient, 외기 온도를 설정하여 외기 대류를 모델링합니다.
3) Radiation 2-Arm: 연결된 지점에서 태양 등의 열원으로부터의 열복사를 나타내는 컴포넌트입니다.
접촉 면적과 방사율, 온도를 설정하여 열복사를 모델링합니다.
1) Thermal Bridge: 구성한 Solid 모델과 파이프 간 heat flow를 연결하는 컴포넌트입니다.
접촉 면적과 heat transfer coefficient를 사용하여 Solid 시스템과 유동 시스템 간의 열교환을 정의합니다.
heat transfer coefficient는 Dittus Boelter a, b, c 계수를 정의하거나, 또는 직접적으로 heat transfer coefficient를 정의할 수 있고, 이 외 Nusselt Number를 직접적으로 정의할 수 있습니다.
추가적으로 파이프 직경, 길이 등에 따른 차압을 고려할 수 있고, 또는 loss coefficient k를 활용하여 직접적으로 차압을 모델링할 수 있습니다.
Simcenter Flomaster는 다양한 sample system을 제공하고 있으며, 그 중 Thermal Solid System 및 Electric Vehicle Cooling System에서 Solid 컴포넌트를 활용한 열유동 해석 예시를 확인해볼 수 있습니다.
