Particleworks 소개

입자법 (Moving Particle Simulation) 소개

• 1996년 동경대 고시즈카 교수가 제안한 비압축성 자유표면 유동의 해석 기법입니다. 
• 유체를 입자로 표현하기 때문에 Mesh가 없는 특징이 있으며, 입자법을 이용해 최근까지 재현이 어려웠던 대규모의 유체의 자유표면, 비산문제 등의 해석이 가능합니다. 

 

• MPS와 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)의 비교
  • SPH는 마찬가지로 유체를 입자로 모델링하며, 각 입자가 가지는 물리적 특성(밀도, 속도, 압력)을 주변 다른 입자들의 정보를 효율적으로 반영하기 위해 스무딩 커널을 사용하여 입자간의 상호작용을 계산합니다. 스무딩 커널은 입자 간의 거리에 따라 가중치를 부여합니다. 
  • MPS는 입자의 밀도를 일정하다고 가정하여 비 압축성 조건을 유지하려고 합니다. 

 

• 각 입자는 질량, 속도, 점성, 압력 데이터를 가지고 있으며 특정 영역에 들어오는 입자들을 탐색하여 상호 작용을 고려하기 위해 Navie-Stokes 방정식을 사용합니다. 
  • 좌변의 이류항은 입자가 직접 이동하므로 고려하지 않으며, 우변의 압력, 점성, 중력 항을 계산하여 유체의 입자 속도를 계산합니다. 

 

 

격자법과 입자법의 비교 

• 물 기둥 모델링을 위해 격자법에서는 해석영역 전체에 격자를 생성합니다.  그리고 물 기둥에 격자에 물의 물성치를 정의합니다.  격자법은 해석 영역이 커질수록 계산량이 많아집니다. 
• 입자법은 물 기둥 영역만 입자를 생성합니다. 해석영역이 커저도 해석시간이 크게 증가하지 않습니다

 

• 격자법은 지정된 영역 외에서는 해석이 불가능 합니다. 또한 격자 사이즈보다 작은 물의 유동해석이 불가능합니다. 
• 입자법은 자유롭게 물이 표면에서 튀는 현상을 모사할 수 있습니다. 
•  

 

 

 

 

 

 

 

Particleworks

• Particleworks는 입자법(MPS)를 기반으로 한 Mesh Free 유체해석 소프트웨어 
  • 물, 기름 등의 액체를 입자를 이용하여 표현하고 대규모의 자유표면 흐름의 해석을 쉽게 수행이 가능합니다. 
  • GPU를 이용한 고속 시뮬레이션이 가능합니다. 
  • Mesh를 생성하는데 필요한 전처리 작업을 크게 단축시킬 수 있습니다. 

 

• 다양한 산업분야에서의 활용
  • 자동차, 항공우주, 발전소, 재료, 화학에서 식음료 산업에 이르기까지 다양한 산업분야에서 널리 사용되고 있습니다.

 

 

Particleworks 주요기능

• 시뮬레이션 프로세스

 

• 자유표면 및 이동경계 문제 해석
  • 유체를 입자로 표현함으로써 유체의 대변형이나 자유표면이 격렬하게 변화하는 현상을 쉽게 해석이 가능합니다. 
  • 경계면의 별도의 처리없이 해석이 가능합니다. 

 

• 동역학해석 소프트웨어인 RecurDyn과 연성해석
  • RecurDyn의 Particleworks 전용 인터페이스를 이용해 쉬운 연성해석이 가능합니다. 
  • 기계시스템과 유체와의 상호작용을 고려한 해석이 가능합니다. 
  • RecurDyn 유연체 바디(FFlex, RFlex)와 Particleworks의 연성해석이 가능합니다. (Since RecurDyn V9R2)
  • RecurDyn 유연체 바디를 통해 계산된 변형이 Particleworks의 형상에 실시간으로 반영되며 RecurDyn은 Particleworks에서 계산된 유체력을 유연체 바디의 응력 및 변형의 계산에 사용합니다. 

 

 

 

• Multi CPU 연산, Multi GPU 에 의한 고속 연산
  • CPU 병렬, 분산 처리로 연산이 가능하고 대규모의 모델도 HPC를 이용해 고속 시뮬레이션이 가능합니다.