의미 있는 결과

Andrew Hobbs, 미국 채터누가 소재 Astec, Inc. 최고 CFD/DEM 엔지니어

아스팔트 공장의 능률 효율은 서로 다른 여러 프로세스의 상호 작용에 달려있습니다. Astec은 종종 해당 설계에 영향을 미치는 이해하기 어려운 많은 양의 분산된 데이터를 생성하는 이런 다른 공정들을 정확하게 시뮬레이션 하는 기능을 크게 개선했습니다. Astec은 여러 시뮬레이션 툴과 여러 설계 대안을 조합하여 데이터에 의미를 부여합니다. 애니메이션, 그래프 및 설명 텍스트가 ANSYS EnSight를 사용하여 하나의 복합적인 이미지로 병합됩니다. 이 이미지는 의사 결정권자에게 제품 성능을 개선하기 위해 알아야 할 모든 정보를 제공합니다.

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CFD simulation aggregate dryer

Astec aggregate dryer

astec은 골재가 액체 아스팔트와 결합하여 굳을 수 있도록 시간당 수백 톤의 젖은 석재 골재를 건조하는 회전 드럼 골재 건조기를 포함하여 연속 및 일괄 혼합 아스팔트 장비의 전체 제품군을 생산합니다. 드럼통 안에서 플라이트(flight)라고 불리는 스쿱 모양 형상에 의해 계속 동작되며, 이 과정에서 젖은 골재가 떨어지며 층(Veil)을 생성하고 이 부분은 버너의 연소 생성물에 의해 가열됩니다. 점점 더 정확해진 광범위한 물리 모델, 현실을 더 잘 이해하기 위해 여러 유형의 물리 시뮬레이션을 병합하는 기능, 설계 공간을 탐색하는 프로세스를 자동화하는 설계 탐색 툴, 고성능 컴퓨팅(HPC)의 조합을 통해 이 회사에서 이러한 복잡한 제품과 공정들을 시뮬레이션하는 능력이 크게 향상되었습니다.

복잡한 제품을 성공적으로 시뮬레이션한 다음, 시뮬레이션 엔지니어에게는 결과를 필터링하고 정리하여 의사 결정을 내리는 엔지니어 및 관리자에게 가장 적절하고 의미 있는 정보를 제시해야 하는 과제가 주어지는 경우가 많습니다. Astec은 예를 들어 여러 소프트웨어 패키지, 여러 물리 조건, 여러 설계 대안 및 여러 운영 조건 등의 다양한 결과를 조합하여 상호 작용을 설명하고 관련된 설계 문제를 밝히는 ANSYS EnSight 사후 처리 소프트웨어를 사용하여 이러한 과제를 해결합니다. 시뮬레이션 사용자는 EnSight를 사용하여 연관된 결과들을 조합하여 제품 개선 방법을 쉽게 찾을 수 있는 하나의 이미지를 만들 수 있습니다.

골재 건조기 시뮬레이션의 결과 제시

Astec의 골재 건조기 성능은 건조기에 유입되는 공기를 가열하는 버너의 작동, 건조기를 통과하는 공기의 흐름 패턴, 건조기 내 여러 위치의 공기의 온도 및 수분 함유량, 그리고 플라이트에 의한 건조 기 내 입자의 이동에 따라 결정됩니다. Astec은 ANSYS Fluent 소프트웨어를 사용하여 버너 및 건조기를 통과하는 공기 흐름을 시뮬레이션하고, EDEM 분산 요소 모델링(DEM) 소프트웨어를 사용하여 건조기 내의 입자 흐름을 시각화했습니다. 지난 10년 동안 이 회사는 입자 및 유체 시뮬레이션을 통합하여 입자와 액체상 간의 운동, 질량 및 열의 양방향 전달에서 정확성을 크게 향상시키는 역량을 개발해 왔습니다. 두 가지 시뮬레이션에서 입자와 기체의 거동에 대한 방대한 양의 정보가 생성됩니다. 이렇게 얻어진 데이터는 그 양이 방대하기 때문에 건조기 성능을 개선하기 위해 할 수 있는 일을 분석하기 어려운 경우가 많습니다.

따라서 Astec 엔지니어는 다양한 설계 대안의 성능을 평가하기 위해 EnSight를 사용하여 두 가지 소프트웨어 패키지의 결과를 통합해서 유체 흐름과 입자 흐름의 효과를 강조하는 그래픽으로 나타냅니다. 한 사례에서 시뮬레이션 엔지니어가 더 큰 효과를 얻기 위해 두 가지 정보를 결합했습니다. 엔지니어는 물이 드럼을 통과하면서 입자의 물 질량 분율이 얼마나 감소하는지를 보여주는 그림을, 물이 드럼에서 반대 방향으로 이동하면서 입자에서 증발된 수증기를 흡수하여 공기의 상대 습도가 증가하는 것을 보여주는 그림에 덧붙였습니다. 또한 드럼 전체에서 입자의 온도를 보여주는 그래픽을 생성하여 건조기 내의 가스 온도를 보여주는 이미지 위에 겹쳤습니다. 이러한 그래픽은 설계 엔지니어가 입자 및 유체 흐름이 물리적으로 어떻게 결합되어 건조기의 성능을 결정하는지 이해하는 데 도움을 주고, 설계 엔지니어가 입자를 기체가 더 뜨겁고 건조한 구역으로 보내서 버너의 에너지를 충분히 활용하는 등 성능을 높이고 에너지 소비를 절감할 수 있는 개선 방법을 찾는 데 도움을 줍니다.

aggregate dryer simulation results

ANSYS EnSight는 입자 온도(왼쪽 위), 입자 수분 질량 분율(오른쪽 위), 기체 온도(왼쪽 아래) 및 기체 질량 분율(오른쪽 아래)과 같은 골재 건조기 시뮬레이션 결과를 조합합니다.

aggregate drying simulation

"ANSYS EnSight 소프트웨어는 엔지니어가 가장 연관성 높은 시뮬레이션 결과를 결합하여, 설계 의사 결정권자에게 통찰력을 극대화하는 복합적 이미지를 제공할 수 있게 도와줍니다."

버너 시뮬레이션 결과 제시

건조기 안에 들어가기 전의 공기를 가열하는 버너는 에너지 효율에도 커다란 영향을 미칩니다. Astec 시뮬레이션 엔지니어는 ANSYS Fluent CFD 소프트웨어를 사용하여 설계 대안의 성능을 평가합니다. 엔지니어가 Fluent를 사용하여 5인치 원뿔 및 2.5인치 콘이 있는 버너를 통과하는 유동을 비교한 사례가 있습니다. Astec 엔지니어는 흐름 분석 결과에 두 개의 그래프를 포함하여 성능 차이를 간결하게 나타냈습니다. 첫 번째 그래프는 두 가지 설계 대안에 대하여 수직 축에서 속도의 세기(축, 방사형, 접선 요소의 조합)를 비교하고, 두 번째 그래프는 두 옵션에 대하여 수직 축에서 최대 접선 속도를 보여줍니다. 가장 관련성이 높은 결과를 전략적으로 함께 배치하고 설명 텍스트를 추가하여 빠르고 성공적인 설계 결정을 이끌어 냅니다.

골재 건조기는 아스팔트 생산 설비 운영에 중요한 요소로, 그 효율성을 개선하면 곧바로 건조기의 작동 수명 동안 운영 비용이 절감되고 배기 가스가 감소하는 효과가 있습니다. 시뮬레이션은 건조기에 대해 더 심도 있고 정확한 이해를 제공하는 동시에 물리적 테스트에 소요되는 비용 및 개발 시간을 줄여 줍니다.

ANSYS EnSight 후처리 소프트웨어는 엔지니어가 가장 연관성 높은 시뮬레이션 결과를 결합하여, 설계 의사 결정권자에게 통찰력을 극대화하는 복합적 이미지를 제공할 수 있게 도와줍니다. 그 결과, 더 좋은 성능을 나타내는 보다 나은 설계가 가능해집니다.

EnSight results comparison

ANSYS EnSight는 흐름 분석 결과에 속도와 반경 위치를 비교한 차트를 포함하는 데 사용됩니다.

ANSYS EnSight 소개

ANSYS EnSight 후처리 소프트웨어는 엔지니어가 CFD, FEA 충돌, 전자기, DEM, 강체 및 기타 시뮬레이션 데이터를 바탕으로 더 나은 결정을 내릴 수 있게 도와줍니다.

이 독자적인 후처리 소프트웨어는:
  • 실사 수준의 고품질 이미지 및 애니메이션 해상도를 제공합니다.
  • 동시에 최대 32개의 모델을 읽으므로 여러 데이터 소스 또는 솔버의 결과를 비교할 수 있습니다.

이 소프트웨어를 사용하여:

  • 여러 솔버의 실행 결과 또는 한 솔버의 여러 실행 결과를 비교할 수 있습니다.
  • 유체 구조 상호작용 및 최적화 후처리를 수행할 수 있습니다.
  • 시뮬레이션을 이용한 평가를 위해 동영상, 사진 및 테스트 데이터를 입력할 수 있습니다.
  • 주간에 일괄 처리 및 대화형 작업을 사용하여 탐색을 실행하고 야간에 EnSight에서 자동으로 일괄 사처리를 수행할 수 있습니다.
  • 다중 뷰 포트를 사용하여 전체 개요 및 상세한 뷰를 동시에 제공하거나, 여러 모델을 동시에 확인할 수 있습니다. 보다 쉬운 비교를 위해 여러 관점에서 뷰를 연결할 수 있습니다.
  • 수십억 개 혹은 그 이상의 격자를 갖고 있는 문제에 대하여 효율적인 분석 및 시각화를 얻을 수 있습니다.

옵션으로, EnSight 는 거대한 데이터 집합이 연관된 대규모의 복잡한 과도 시뮬레이션 결과에 대해 시각화 및 애니메이션을 가속화할 수도 있습니다.

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