간단하고 편리한 연성해석 Ⅰ - 버스바의 전자기-열 커플링 해석
ANSYS AIM은 하나의 플랫폼에서 구조, 유동, 전자기장 해석을 전부 수행할 수 있는 통합 해석 프로그램이라고 할 수 있다. 이러한 점에서 하나의 물리계 해석뿐만 아니라 여러가지 물리계를 연결하여 계산하는 연성 해석이 매우 쉽고 간편하게 수행할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 연성 해석의 과정이 매우 쉬운 워크플로를 가지기 때문에 해석전문가부터 해석 경험이 없는 설계자까지 많은 분야에 거쳐 사용이 가능하다. 이번 호에서는 버스바 예제를 통해 전자기장과 열 해석의 연성 해석을 살펴본다.
■ 백순보 | 태성에스엔이 구조3팀의 대리로 전기전자/반도체/디스플레이 분야의 기술지원 및 교육, 프로젝트 진행 업무를 담당하고 있다.
E-mail | sbbaek@tsne.co.kr
홈페이지 | www.tsne.co.kr
이번 호에서는 ANSYS AIM을 이용하여 버스바(Busbar)의 주파수응답해석을 수행하고, 이때 전류에 의해 발생하는 로스(Loss)값을 통해 제품 주변의 온도 분포를 확인할 수 있도록 연성 해석을 수행한다. 해석 순서는 다음과 같다.
■ ANSYS AIM을 구동한다.
■ 형상을 불러온다.
■ 전자기장해석에 필요한 물성 값과 경계조건을 설정하여 해석 조건을 입력한다.
■ 해석을 수행한다.
■ 열 해석을 진행하기 위해 계산 격자를 생성한다.
■ 열 경계조건을 입력하고 해석을 수행한다
■ 결과를 후처리한다.
■ 내부 밸브 각도를 변경하고 결과 값을 확인한다.
커다란 버스바와 실드 케이스(Shield Case)에서 해석을 수행하기 위해 일부를 모델링한다. 실드 케이스 안에 있는 버스바 두 개에 각각 다른 방향으로 전류가 인가되고 있다. 이때 전류에 의한 Core Loss 값을 구하고, 손실 값을 토대로 구조물의 온도 분포를 확인한다. <그림 1>에 해석 구조물을 나타내었다.
그림 1. 해석에 사용할 버스바 구조물