4장: CAD 모델링

CAD 모형은 어떻게 생겼습니까?

효과적인 시뮬레이션은 모형의 무결성을 보장하고 적절한 흐름 영역을 작성할 수 있도록 하는 좋은 CAD 기법에서 시작됩니다. 첫 번째 단계는 흐름 분석에 맞게 CAD 모형을 설계하는 것입니다. 즉, 흐름 형상을 모델링한 후 시뮬레이션을 위해 모형을 최적화하는 것입니다.

시뮬레이션을 위해 모형 최적화

문제

제작 수준의 형상은 간격, 간섭, 조임쇠, 매우 작은 피쳐를 포함할 수 있습니다.
이러한 피쳐는 종종 제조에 필요하지만 시뮬레이션할 때는 불필요하게 복잡해질 수 있습니다.

해결 방법

이러한 피쳐가 너무 작아서 시뮬레이션 결과에 영향을 주지 않을 경우 제거하여 시간 및 컴퓨터 리소스를 절약하십시오.
대형 조립품의 경우 설계의 중요한 부분만 해석하는 것을 고려하십시오. 이렇게 하면 해석 프로세스를 가속화할 수 있습니다.
일부 경우에는 연구의 핵심 영역에만 초점을 맞추도록 좀 더 간단한 새 버전의 설계를 작성하는 것이 더 빠를 수 있습니다.

형상 준비를 위해 항상 수행해야 하는 단계:

보이드 채우기를 방지하는 간격을 없앱니다. 여기에는 부품, 판금 릴리프 및 조임쇠 구멍 사이의 틈새가 포함됩니다.
흐름 또는 열 전달에 영향을 주지 않는 조임쇠를 제거합니다.
매우 큰 조립품은 핵심 구성요소만 포함하도록 간소화합니다.
간섭을 제거합니다. 예로는 압력 맞춤 및 부적절한 메이트가 있습니다.

해석 시간을 줄이는 데 도움이 되는 단계:

해석 결과에 영향을 주지 않는 매우 작은 피쳐는 제거합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- 작은 모깎기
- 모따기
- 매우 작은 부품
중요하지 않은 흐름 영역의 작은 간격은 채웁니다.

제거할 수 있으며 시뮬레이션에 영향을 주지 않는 피쳐 예제

간섭, 간격 및 조임쇠뿐만 아니라 매우 작은 피쳐는 일반적으로 장치 내의 흐름 또는 열 동작에 심각한 영향을 주지 않을 경우 모형에서 제거해도 됩니다. 다음은 CFD 시뮬레이션에 적합한 제작 및 관련 단순화를 위해 작성된 형상의 세 가지 예입니다.

제작	시뮬레이션
	주: 간섭, 조임쇠, 작은 간격 및 매우 작은 모깎기는 제거되었습니다.
	주: 간섭, 조임쇠, 작은 간격 및 매우 작은 모깎기를 제거하는 것 외에, 해석에 중요하지 않은 몇 가지 구성요소도 제거되었습니다.
	주: 간섭, 조임쇠, 작은 간격 및 매우 작은 모깎기를 제거하는 것 외에, 해석에 중요하지 않은 몇 가지 구성요소도 제거되었습니다.

모형을 평가하기 위한 도구

여러 형상 문제는 매우 사소하므로 찾기 어려울 수 있으며 복잡한 모형 내에서는 더욱 그렇습니다. 모형 형상 툴킷은 형상을 검사하여 CAD 모형 내에서 자주 나타나는 일련의 알려진 기하학적 문제를 식별합니다.

각 부품에 대해 툴킷은 다음과 같은 문제를 찾습니다.

작은 가장자리 길이
표면 조각
부품 간격

각 조립품에 대해 모형 평가 툴킷은 다음과 같은 문제를 찾습니다.

모형 미세 부분
모형 간격
간섭

이 툴킷은 문제를 식별하지만 수정하기 위한 도구는 제공하지 않습니다. 일반적으로 CAD 시스템 또는 Autodesk® Sim Studio의 문제를 해결하는 데 가장 적합합니다. 문제가 별로 중요하지 않아 단순하게 무시할 수도 있습니다. 그렇지만 메쉬 오류가 발생하고 시뮬레이션 시간이 더 길어질 가능성을 줄이기 위해 이러한 문제를 해결해야 하는 경우도 있습니다. 수정할 문제를 결정하는 것은 엔지니어링 측면에서 필요한 작업인 경우가 많습니다.

Autodesk CFD 시작 명령의 활성 모형 평가 도구 옵션을 선택하여 CAD 시스템에서 시작할 때 모형 평가 도구를 시작할 수 있습니다. 형상 파일을 열 때 새 설계 연구 대화상자에서 모형 진단으로 가져오기 확인란을 선택합니다.

모델 평가 툴킷에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하십시오.

흐름 형상 모델링

Autodesk® CFD에서 설계의 흐름을 연구하기 위해서는 흐름 영역의 모형이 있어야 합니다. 대부분의 CAD 모형에는 기본적으로는 이러한 모형이 포함되지 않으며 이러한 흐름 영역 모형을 작성할 수 있는 세 가지 다른 방법이 있습니다. 가장 적합한 해석을 알면 CAD 모형을 준비하는 방법이 달라집니다.

CAD 시스템에서 흐름 모형 생성

CAD 시스템에서 흐름 영역을 나타내는 부품을 작성하기로 선택할 수 있습니다.

내부 흐름(예: 파이프, 밸브 및 전기 엔클로저)의 경우 흐름에 대한 체적을 작성하는 것을 의미하는 경우도 많습니다.

차량 상부 또는 노출된 모듈 주위에서 발생하는 외부 흐름의 경우 전체 모형을 둘러싸는 상자를 작성하는 것을 의미하기도 합니다.

장점:

흐름 형상은 CAD 모형의 부품입니다.
흐름 체적의 크기 및 위치를 제어할 수 있습니다.

단점:

복잡한 모형 내의 흐름 형상은 작성하기 어려울 수 있습니다.
흐름 체적 및 다른 부품 사이의 간섭을 제거해야 합니다.

보이드를 기밀 상태로 유지하여 Autodesk® CFD에서 흐름 부품 작성

Autodesk® CFD는 자동으로 부품을 작성하여 모형의 모든 보이드 공간을 채웁니다. 이러한 부품은 CAD 모형이 아닌 설계 연구에만 포함됩니다.

내부 흐름(예: 파이프, 밸브 및 전기 엔클로저)의 경우 "캡"을 작성하여 개구부를 덮습니다. 이를 통해 보이드가 "기밀" 상태를 유지하므로 Autodesk® CFD에서 흐름 체적을 작성할 수 있습니다.

차량 상부 또는 노출된 모듈 주위에서 발생하는 외부 흐름의 경우 모형을 상자로 둘러싸십시오. 이렇게 하면 Autodesk® CFD에서 상자와 모형 간에 흐름 체적을 작성합니다.

장점:

이 방법은 일반적으로 간단하게 수행할 수 있습니다.
흐름 형상의 정확한 쉐이프가 캡처되며 간섭은 문제가 되지 않습니다.
CAD에서 작성된 캡 체적은 흐름 영역의 일부로 사용됩니다. 캡 두께를 다르게 하여 경계 조건의 위치를 제어할 수 있습니다. 객체에서 좀 더 업스트림으로 경계 조건을 이동하려면 더 두꺼운 캡을 작성하고, 경계 조건을 더 가깝게 이동하려면 더 얇은 캡을 작성하십시오.

단점:

캡은 CAD 모형의 추가 부품이므로 다른 CAD 모형 파일과 함께 저장해야 합니다.
외부 흐름의 경우 흐름의 일부로 상자를 포함하거나, 억제하여 제외할 수 있습니다. 억제하는 경우 생성된 흐름 영역에 경계 조건을 올바르게 적용해야 합니다.
좀 더 큰 조립품의 경우 탐지하기 어려운 간격이 있을 수 있으며 이로 인해 유체 체적이 올바르게 작성되지 못할 수 있습니다.

Autodesk® CFD의 형상 도구를 사용하여 흐름 모형 생성

흐름 체적을 시뮬레이션 모형에 직접 추가할 수 있습니다.

내부 흐름(예: 파이프, 밸브 및 전기 엔클로저)의 경우 보이드 채우기를 사용하여 평면형 개구부를 닫는 표면을 작성합니다. 모든 개구부가 닫히고 공간이 "기밀" 상태가 되면 보이드를 채우는 내부 체적을 작성합니다.

차량 상부 또는 노출된 모듈 주위에서 발생하는 외부 흐름의 경우 외부 체적 작성을 사용하여 모형 주변에 흐름 영역을 작성하십시오.

장점:

Autodesk® CFD가 사용자를 위해 어려운 작업을 처리해줍니다.
흐름 형상의 정확한 쉐이프가 캡처되며 장치 및 영역 간에 간섭이 발생하지 않습니다.
CAD 모형에 필요한 추가 부품이 없습니다.

단점:

보이드 채우기 작업의 표면 캡은 평면형만 될 수 있습니다.
캡은 유체 체적의 일부가 되므로 흐름 영역에 직접 경계 조건이 적용됩니다. 일부 해석에서는 흐름 영역에 비해 너무 가까울 수 있습니다.
외부 체적은 모형과 비교할 때 정밀하게 크기를 조정하고 배치할 수 없습니다. 따라서 전체가 아닌 일부 해석에만 적합합니다.

필요에 따라 형상 도구에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하십시오.

표면 둘러싸기를 사용하여 외부 체적 작성

외부 체적을 작성하기 위한 추가 기술은 "표면 둘러싸기"를 사용하는 것입니다. 이 기능은 모형의 외부 표면을 둘러싸는 체적을 작성하여 작동합니다. 모형의 개별 부품은 효과적으로 함께 병합되므로 이 기술은 내부 부품이 시뮬레이션에 포함되지 않는 외부 흐름 시뮬레이션에 가장 적절합니다.

표면 둘러싸기를 활성화하려면 Autodesk CFD를 시작하고 새로 만들기를 클릭합니다. CAD 또는 형상 파일을 찾아본 후 표면 둘러싸기 옵션을 선택합니다. 이렇게 하면 CFD에서 표면 둘러싸기 환경이 열립니다. 주변 체적의 크기를 정의하고, 체적을 마무리하고, 설정 환경으로 이동합니다. 시뮬레이션 모형은 둘러싸인 솔리드 부품이 새로 작성된 주변 흐름 체적 내부의 단일 부품으로 둘러싸인 조립품으로 동작합니다.

클릭하여 표면 둘러싸기에 대해 자세히 알아보기...