다상 흐름(Multiphase Flows)

유체 시뮬레이션은 끓음, 공동 현상, 분산 다상 흐름, 비혼성 흐름 및 미립자 흐름 등과 같은 다상 흐름을 포함합니다. ANSYS CFD는 제품 성능을 정확히 예측할 수 있도록 다양한 종류의 정밀한 난류 및 물리 모델을 제공하여 까다로운 과제들을 정확히 시뮬레이션할 수 있습니다.

여러 유체 시뮬레이션에 다상 흐름이 포함됩니다. 초고속 수송을 설계하거나, 결빙 생성에 대처해야 하거나, 혈액 효소 테스트를 개발하거나, 적층 제조용 희귀 금속 분말 화합물을 제공하여 녹이거나, 오지에서 깨끗한 물을 제공하기 위한 정수 시스템을 설계하거나 이러한 모든 과제들에는 다상 문제가 연관되어 있습니다.

제품과 프로세스를 개선하기 위해서는 액체, 고체 및 기체가 상호 작용하는 방식에[대한 이해가 필요합니다. 이와 같은 다양한 다상 문제는 각각 다른 모델링 접근법을 요구합니다. 당사의 고객들은 가장 다양한 종류의 정확한 다상 모델을 획득하고 제품의 성능을 확실히 예측하는데 있어, 40년 이상 ANSYS CFD를 사용하고 있습니다. 제품을 정확히 이해하려면 그에 알맞은 다상 시뮬레이션을 활용해야 합니다.

Delphi - Vortex driven atomization
Vortex driven atomization in high-pressure diesel injection..
Courtesy Delphi Automotive Systems
다상 흐름 애플리케이션 브리프 읽기

모든 사용자는 뛰어난 다상 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있습니다.

Fluent의 간소화된 워크플로우를 통해 초보자 및 전문 사용자는 복잡한 다상 시뮬레이션을 설정할 수 있습니다. 색인된 단일 패널은 다상 설정을 시간을 절약하는 논리적인 단계별 흐름으로 구성합니다. 가스-액체 파이프 흐름 시뮬레이션에서 셋업은 25% 더 빠른 것으로 입증되었고, 17개의 분산된 소프트웨어 위치에 액세스할 필요가 없어졌습니다.

Fluent AIAD 모델은 복잡한 다상 체제 전환을 정확하게 시뮬레이션합니다.

연속 계층화된 흐름과 분산 흐름 사이의 전환은 일반적으로 모델링하기 어렵습니다. 이는 원자로, 석유 및 가스 파이프라인, 증기 발생기, 냉동 장비, 환류 콘덴서, 조밀한 기둥 및 열 파이프에서 자주 나타납니다.

Fluent의 대수 계면 영역 밀도(AIAD) 모델은 흐름 형태학과 인터페이스에 따라 드래그 및 계면 영역의 차이를 설명합니다. 제 3상은 질량 전달 메커니즘을 파악하기 위해 추가될 수 있으며, 더 높은 정확도를 위해 연속 상이 (엔트레인먼트를 통해) 분산된 상으로 침투할 수도, (흡수를 통해) 분산된 상이 연속 유체 상으로 침투할 수도 있습니다.

인구 균형 모델과 결합하면 AIAD 모델은 기포 또는 유적의 상세 유적 크기 분포를 제공합니다. 이 조합은 가압수 원자로의 냉각수 상실 시나리오를 포함하여 안전에 중요한 적용 분야에 적합합니다. Fluent 모델은 효과적인 냉각을 억제하는 역류 흐름 제한 또는 플러딩을 보다 정확하게 예측하기 위해 자유 표면의 계면 불안정과 관련된 하위 그리드 스케일 난류를 설명합니다.

얕은 컨테이너가 슬로싱하는 이유

심각한 하중 불안을 피하기 위해 엔지니어들은 종종 탱커 트럭이나 로켓처럼 움직이는 컨테이너에서 액체의 슬로싱을 제어하기 위한 엄격한 설계 요구에 직면하곤 합니다. 이러한 응용 분야에서 설계자들은 흔히 내부 방해판이나 유사한 구조물을 삽입하여 액체 흐름을 방지합니다. 액체의 슬로싱이 관계된 다른 응용 분야로는 항만 설계 또는 장파 쓰나미 파도의 연구가 있습니다. 이 모든 경우에, 시뮬레이션이 액체의 슬로싱을 예측하고 문제 해결 방법을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다.


Alex가 액체의 슬로싱 현상을 데모하는 데 도움을 드립니다. 분석에서 첫 번째 슬로싱 모드는 통이 공명하고
내용물이 넘치는 주파수인 1.6 Hz임을 보여줍니다.

슬로싱의 한 가지 예로 액체가 옆으로 출렁여서 흘러 내리는 경향을 가진, 물이 가득 찬 강아지 물 그릇을 운반하는 경우를 들 수 있습니다. 이 자유 수면 흐름의 다상 시뮬레이션에서는 사발의 첫 번째 슬로싱 모드가 약 2 Hz에 있기 때문에 이 상황이 발생합니다. 이 주파수는 이 바람직하지 않은 공명을 자극하는 일반적인 사람의 발걸음 주파수입니다. 한 잔의 물에 대한 분석을 반복하면 첫 번째 슬로싱 모드가 4 Hz를 나타내며, 이는 물 잔이 사발보다 넘쳐 흐를 가능성이 훨씬 적은 이유를 보여줍니다. 이러한 시뮬레이션들에서는 내력벽이 단단하다고 가정했습니다. 또한 엔지니어는 ANSYS 소프트웨어에서 유체 구조 상호 작용 기능(FSI 애플리케이션 페이지 링크)을 이용하여 원자로 격납고 구조물과 같은 탄성 구조물에서 출렁임을 연구할 수 있습니다.
CADFEM의 Marold Moosrainer 제공

ANSYS 다상 기능 보기