앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공사례

 
앤시스 플루언트(Ansys Fluent)에는 다양한 입자 해석 방법이 있지만 끈적한 입자를 구현하기는 매우 어렵다. 그래서 다양한 모양 및 끈적한 입자를 해석할 수 있는 입자 전문 해석 프로그램 로키(Rocky)와 연성해석이 필요하다. 이번 호에서는 로키와 플루언트의 양방향 커플링(2-way coupling)을 이용해, 유속에 따른 끈적한 가루 세제의 거동을 파악하고자 한다.

■ 박성근 | 태성에스엔이의 수석매니저이며 Ansys Fluent 엔지니어이다. Rocky를 이용한 입자 해석에 대한 지원도 수행하고 있다.
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세탁을 할 때 가루 세제를 사용할 경우, 물을 투입해서 세탁기에 넣는 구조로 되어 있다. 이 때 <그림 1>과 같이 가루 세제가 물에 젖어 서로 뭉칠 경우, 서로간의 접착력이 커져 일부만 쓸려 내려갈 수 있다. 이러한 현상을 구현하기 위해 해석으로 접근하고자 한다.

그림 1. 세제 잔류 현상

플루언트에는 다양한 입자 해석 방법이 있으나, 대부분의 입자 해석 방법이 본 해석에 적합하지 않았다. 모든 입자 해석 모델이 구형 입자만 가능하다. 그리고 Discrete phase model은 초기 입자를 쌓을 수 없다. Eulerian Granular와 Dense Discrete Particle Model은 입자 적층은 가능하나 유체처럼 퍼지며, 세제가 물에 젖을 경우 입자와 입자, 입자와 벽이 서로 붙는 조건을 구현할 수 없다. 그리고 Discrete Element Model은 입자의 적층은 가능하나, 입자와 입자가 붙는 현상을 구현할 수 없다. Macroscopic Particle model은 모두 구현이 가능하였지만, 입자가 매우 작기 때문에 유동 해석 격자를 매우 조밀하게 생성해야 하므로 해석 시간이 매우 오래 걸리는 문제가 있다.