메쉬 정의가 계산 리소스를 낭비하지 않을 정도로만 미세하게 유지되도록 하려면 CFD 해석을 수행할 때 다음 단계를 진행하는 것이 좋습니다.
- 먼저, 대칭이 있는지 확인하고 CAD 시스템에서 형상을 적절히 분할합니다. 기하학적 대칭을 찾아야 하지만 흐름도 대칭이 되어야 합니다.
- 해석을 2D로 모델링할 수 있는지 아니면 축대칭 형상으로 모델링할 수 있는지 확인합니다. 특정 유형의 흐름 문제를 해결하는 방법을 잘 모르는 경우에 특히 2D 근사화를 사용하면 편리할 수 있습니다.
- 형상을 검토하여 모든 솔루션 변수에 대해 높은 그라데이션 영역 및 낮은 그라데이션 영역을 식별합니다.
- 솔리드 재료 영역 및 유체 영역을 식별하고 별도의 형상 도면요소 또는 부품으로 유지합니다.
- 작은 기하학적 상세 패턴이 반복되는 영역(예: 관통 플레이트 또는 배플)이 있는 경우 상세 패턴을 메쉬하는 대신, 분산 저항으로 대치하여 이러한 영역을 모델링합니다.
- 모형의 모든 체적에 메쉬 크기를 지정한 다음, 강력한 흐름 그라데이션을 캡처하거나 복잡한 형상 피쳐를 표현하기 위해 필요한 경우 표면 및 모서리에 좀 더 미세한 크기를 적용합니다.
- 존재하는 흐름 피쳐를 정성적으로 평가하고 적절한 시간 내에 높은 그라데이션 영역의 메슁 요구를 파악하려면 거친 메쉬(노드 50,000개 이하)에서 해석을 수행하십시오.
- 거친 메쉬의 결과를 확인하고 높은 그라데이션 영역에서 메쉬를 미세 조정하십시오.
- 최종 솔루션이 "메쉬 독립적"인지 확인하려면 거친 메쉬의 솔루션과 미세 메쉬의 솔루션을 비교하십시오. 두 솔루션이 다른 경우 미세 메쉬보다 적어도 10% 더 적은 노드를 포함하는 메쉬를 구성하고 솔루션을 구한 후 비교하는 것이 좋습니다. 즉, 노드 수가 10% 이상 다르지만 동일한 솔루션을 제공하는 두 메쉬를 얻는 것입니다. 그러면 이 솔루션을 “메쉬 독립적”이라고 할 수 있습니다.
유한 요소 해석에서는 솔루션 변수의 공간 그라데이션이 높은 영역에서 더 많은 요소가 필요합니다. CFD에서는 전체 솔루션 영역에서의 유체 질량 연속성을 보장하기 위해 메쉬에 속도-압력 결합이라는 추가적인 물리적 현상도 정확히 표현해야 합니다.
이러한 차이는 다음과 같은 두 가지 요구 사항을 초래합니다.
- 일반적인 구조 해석의 경우보다 영역에 더 많은 요소가 있어야 합니다.
- 인접한 요소의 면적 또는 체적이 달라지지 않도록 요소 크기 간이 비교적 매끄럽게 전환되어야 합니다.