CAE 사업팀

고진영 부장/한상수과장

Turbomachinery Design Software

CFturbo 소개자료

... From design point to 3D model in a few minutes!

2

차 례

경원테크/개발사 소개

제품모듈 소개

CFturbo의 특징

Impeller, Volute 설계방법

적용사례(CFX, CCM+, SimericsMP)

CFD S/W 소개

3

경원테크 소개

회 사 명 주 소 설 립 일 대표이사 임직원수 주요사업

㈜경원테크 경기도 성남시 분당구 야탑로81번길 10, 505호 1998년 7월 10일 서 광 원 19 명 연구용역, 상용 Software 개발 및 판매

기술부문 영업부문 지원부문

14 3 2

http://www.kw-tech.co.kr

유동/공조/연소/Plasma/전산관련 학위를 가진 전문엔지니어

종합엔지니어링 컨설팅 전문기업

Total Engineering Consulting Leading Edge of Multi-Physics Simulation CFD Solution Provider

http://www.kw-tech.co.kr

K-SPEED : 반도체, 디스플레이의 핵심공정인 식각 및 증착공정을 위한 물성, 표면반응, 이온거동 해석용 Software 개발 (경원테크/국가핵융합연구소/한국표준과학연구원/전북대/부산대 협업)

FANDAS : 축류형, 원심형 및 재생형송풍기 Fan 형상설계 S/W K-Plasma : 반도체 공정해석용 PIC기반 해석용 S/W

범용 CFD 해석용 S/W Flow, Heat, Cavitation, Turbulence, Species, Particle 펌프 전용 CFD 해석용 S/W 축류, 원심 펌프를 비롯, 특히 용적펌프와 Cavitation 유동해석에 강점 유동층(Fludized Bed) 해석 전용 S/W Turbulent Fludized Bed, Cyclone, CFB Combustor CFD Riser, FCC Regenerator PIC(Particle-in-Cell)기반의 Plasma 해석 S/W 저압 유동 전용 S/W 연소/화학반응 해석 전용 S/W CFD/FEA용 Post-Processor 전문가시화 S/W 임펠러설계 전용 S/W

SimericsMP

PumpLinx

Barracuda

Particle-Plus DSMC-Neutrals CHEMKIN EnSight CFturbo

CFD/Plasma/PIC/유동층/Post-Processor등 공학용 S/W

www.ensight.com www.simerics.com www.wavefront.co.jp http://www.reactiondesign.com/ http://cpfd-software.com/

제품의 성능향상 및 기술교류를 위해 협력관계유지

http://en.cfturbo.com

회사소개

인력구성

사업목표

해외 업무제휴사

국산소프트웨어 개발사업

소프트웨어 판매사업

4

CFturbo 개발사소개

Munich, Germany

Headquarter: Dresden, Germany

Munich Office:

Locations

대리점 :

Dipl.-Ing. Ralph-Peter Müller Management, Finances, Sales, Marketing

2005년부터 CFturbo 출시 2008년도에 CFDnetwork Engineering에서 기업분할

20여명의 개발진 전세계 약 130여 기업에 공급 소프트웨어 개발과 CAE컨설팅 업무 수행

http://en.cfturbo.com

미국/인도/체코/스로베이나/폴란드/러시아/우크라이나/카자흐스탄/벨라루스/

아제르바이잔/우즈베키스탄/투르크메니스탄/그루지아/아르메니아/타지키스탄/

핀란드/스페인/포르투갈/터키/영국/대한민국

Dipl.-Ing. Ralph-Peter Mueller, Dr.-Ing. Gero Kreuzfeld

Dr.-Ing. Gero Kreuzfeld Management, Software development

개발사소개

본사 및 지사

대리점 현황

Simerics Inc. SimericsMP/PumpLinx 개발사 CFturbo Sales Representative in USA

5

CFturbo 고객사

More than 130 active clients around the global

On the market since 2005

6

펌프모듈

Radial & Mixed-Flow Impellers (4종)

Axial Impellers (3종)

Casing (2종)

Pump Ventilator Turbine Compressor

Pump Ventilator Turbine

Stator Volute

구성모듈

Pump, Ventilator, Turbine, Compressor등 다양한 모듈을 제공

케이스를 설계할 수 있는 Stator, Volute 모듈 제공

Radial & Axial 과 Casing 모듈을 동시에 적용가능

+

개발사례

Radial & Axial Module + Casing Module 를 필요에 따라 적용

7

CFturbo 의 특징

1. 고품질의 터보기계 부품설계에 빠르게 적용가능

Pump설계에 고려되는 모든 설계인자를 실시간으로 반영하여 신속한 설계가능

6. 합리적인 가격

필요한 모듈만 조합하여 구입가능 하므로 초기도입에 불필요한 부담이 없음

2. 최신 터보기계 설계이론의 완벽한 적용

Pump, Compressor등과 관련된 고전이론부터 최신설계이론까지 설계에 반영할 수 있도록 지속적인 업그레이드 제공

3. 편하고 신뢰성있는 유저인터페이스

유저가 단계별로 필요한 설계가 진행될 수 있도록 직관적인 유저인터페이스 제공

4. 대부분의 CAE 소프트웨어 제품과의 직접 연동가능

CAD 및 CFD소프트웨어와 직접 연동이 가능하도록 개발환경 지원

5. 사용자의 편의를 위한 자세한 매뉴얼 제공

설계단계별로 최신 적용이론에 대한 자세한 유저메뉴얼을 지원

특 징

CFturbo는 Impeller의 개념설계를 위해 강력하고 사용하기 쉬운 설계환경을 제공합니다.

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CFturbo의 기본개념

Machine design point m, H/Δp, RPM,

Fluid properties, Inlet conditions

Fundamental fluid equations

Bernoulli, Euler equation, Mass, Momentum , Energy

conservation, Velocity triangles, …

Empirical functions Publicly available knowledge,

In-house know-how; Can be customized…

CFturbo

Reference geometry from CFturbo

Existing, external geometry

New / Improved 3D Geometry

CFturbo는 설계요구사항, 기존의 유체역학적 이론, 경험적인 지식을 반영

여기에 CFturbo가 제시한 참조 형상외에 기존의 형상을 반영하여 새롭고 향상된

3차원 형상을 설계할 수 있음

개 념 도

9

CFturbo Reference(1)

CFturbo는 최신의 터보기계 설계이론을 반영함

최신이론은 정기적인 업그레이드를 통해서 제품에 반영

General

Willi Bohl, Wolfgang Elmendorf Strömungsmaschinen 1+2 Vogel-Verlag, 2008 Werner Fister Fluidenergiemaschinen Bd. 1 und 2 Springer-Verlag, 1984 und 1986 Wolfgang Kalide Energieumwandlung in Kraft- und Arbeitsmaschinen Hanser-Verlag, 1989 Carl Pfleiderer, Hartwig Petermann Strömungsmaschinen Springer-Verlag, 1991 Joachim Raabe Hydraulische Maschinen und Anlagen VDI-Verlag, 1989 Arnold Whitfield, Nicholas C. Baines Design of Radial Turbomachines Longman Scientific & Technical, 1990

Pumps

Johann F. Gülich Kreiselpumpen Springer-Verlag, 1999 Kurt Holzenberger, Klaus Jung Kreiselpumpen Lexikon KSB AG, 1989 Val S. Lobanoff, Robert R. Ross Centrifugal Pumps, Design & Application Gulf Professional Publishing, 1992 Michael Schwanse Strömungsmechanische Auslegung und Nachrechnung von radialen und diagonalen Kreiselpumpenlaufrädern Dissertation, TU Dresden, 1990 A. J. Stepanoff Centrifugal and Axial Flow Pumps John Wiley & Sons, 1957 John Tuzson Centrifugal pump design John Wiley & Sons, 2000

Ventilatiors

Leonhard Bommes, Jürgen Fricke, Reinhard Grundmann Ventilatoren Vulkan-Verlag, 2003 Bruno Eck Ventilatoren Springer-Verlag, 1991 Thomas Carolus Ventilatoren Teubner-Verlag, 2003 HansWerner Roth Optimierung von Trommelläufer-Ventilatoren Dissertation, Universität Karlsruhe, 1980

Walter Wagner Kreiselpumpen und Kreiselpumpenanlagen Vogel-Verlag, 1994 Gotthard Will Kreiselpumpen in: Taschenbuch Maschinenbau, Band 5 hrsg. von Hans-Joachim Kleinert, Verlag Technik Berlin, 1989

10

CFturbo Reference(2)

Compressors

Ronald H. Aungier Centrifugal Compressors ASME Press, 2000 Klaus H. Lüdtke Process Centrifugal Compressors Springer-Verlag, 2004 Bruno Eckert, Erwin Schnell Axial- und Radialkompressoren Springer-Verlag, 1980 Davide Japikse Centrifugal Compressors Design and Performance Concepts ETI, 1996 N. A. Cumpsty Compressor aerodynamics Krieger publishing, 2004 Ernst Lindner Turboverdichter in: Taschenbuch Maschinenbau, Band 5 hrsg. von Hans-Joachim Kleinert, Verlag Technik Berlin, 1989 Members of the staff of Lewis Research Center Aerodynamic design of axial-flow compressors NASA SP-36, Washington, D.C. 1965 P. de Haller Das Verhalten von Tragflügelgittern in Axialverdichtern und im Windkanal Brennstoff-Wärme-Kraft, Band 5, Heft 10, 1953 Michael Casey and Chris Robinson A method to estimate the performance map of a centrifugal compressor stage Proceedings of the ASME Turbo Expo 2011, ASME GT2011- 45502

Turbines

Ronald H. Aungier Turbine Aerodynamics ASME Press, 2006 Hany Moustapha, Mark Zelesky, Nicholas C. Baines, Davide Japikse Axial and Radial Turbines Concepts NREC, 2003

Further Literature

John D. Stanitz, Vasily D. Prian A rapid approximate method for the determining velocity distribution on impeller blades of centrifugal compressors NACA Technical note 2421; July 1951 John David Anderson, R. Grundmann, E. Dick Computational Fluid Dynamics: An Introduction Springer-Verlag, 1996 Redlich, O., Kwong, J.N.S. On the Thermodynamics of Solutions. V. An Equation of State. Fugacities of Gaseous Solutions, Chemical Reviews. 44, No. 1, pp. 233–244, 1949 Aungier, R.H. A Fast, Accurate Real Gas Equation of State for Fluid Dynamic Analysis Applications, Journal of Fluids Engineering, Vol. 117, pp. 277-281, 1995 Giorgio Soave Equilibrium constants from a modified Redlich-Kwong equation of state., Chemical Engineering Science. 27, No. 6, pp. 1197–1203, 1972 Peng, D.Y., Robinson, D.B. A New Two-Constant Equation of State, Industrial and Engineering Chemistry: Fundamentals, Vol. 15: pp. 59–64, 1976

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Fan

Blower

Turbine

터보기계 개발 프로세스

CFturbo는 CFD해석을 통한 검증을 위한 모델링 형상을 곧바로 지원

실험을 통한 검증시 ProtoType 제작을 위한 CAD 파일 지원

개발 프로세스

Axial Pump

Mixed-Flow Pump

Radial Pump

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주요 CFD S/W와의 인터페이스

주요 CFD S/W 인터페이스

CFturbo는 주요 CFD해석코드에서 Meshing을 할 수 있는 형상포맷 지원

국내에서 많이 사용하는 SimericsMP, PumpLinx, OpenFOAM, CFX, STAR-CCM+

등과의 인터페이스 제공

PumpLinx/SimericsMP Mesh 생성사례

CAD

CAE

• AutoCAD, Catia V5, Inventor, OneSpace Designer, Pro/Engineer Wildfire, Solidworks,

Unigraphics NX

• Ansys Blade Modeler, ANSYS Gambit/Fluent, ANSYS ICEM CFD, ANSYS TurboGrid,

NUMECA Autogrid, NUMECA FINE/Turbo, Pointwise, Gridgen

Velocity 해석사례

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일반적인 설계순서 (Impeller Design)

CFturbo는 Pump, Ventilator, Turbine, Compressor와 Stator, Volute 모듈에 따라

서 설계순서가 정형화되어 있어 단계별로 진행되게 인터페이스가 개발됨

Impeller 주요 디자인 단계

STEP 1 : 형상정의(Main Dimension)

• 임펠러의 주요 형상치수를 입력 : hub diameter, suction diameter, impeller diameter, outlet width

• Cfturbo에서 기본적으로 설계치수 제공 • 유저가 정의한 펌프 치수관련 식을 사용 가능

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일반적인 설계순서 (Impeller Design)

STEP 2 : 단면형상 정의 (Meridional contour)

• 임펠러 단면의 형상을 정의 : 베이지 스플라인(Bezier-splines), 호(arcs), 유저가 정의한 폴리라인 적용가능

• leading edge 에서의 직선 혹은 곡선의 위치지정

• 중요한 기하학적 매개변수에 관한 정보표시

• 단순한 유적선(Stream line)을 적용 단면의 유동흐름 계산 :

속도분포의 표시

STEP 3 : 날개의 각도 (Blade angles)

• 날개형상 선택 : 3D 자유곡면, 2D 일반형상, 2D 원형날개, 2D 직선날개,

방사형(Radial) 요소를 가지는 날개

• 유동 단면에서의 날개설계

• 유동채널의 수축과 슬립율을 고려한 최적의 날개각도 계산

• 날개의 속도삼각형 및 속도 성분등을 표를 이용하여 표시

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일반적인 설계순서 (Impeller Design)

STEP 4 : 평균라인(Mean lines)

• 베이지곡선 또는 사용자 정의 폴리라인으로 평균라인(Mean Line)을 정의

• 결합되거나 결합되지 않은 날개형상을 처리 • 둘러싼 각도(Wrap angle)를 결정

• 날개 각도분포의 표시

STEP 5 : 블레이드 및 전단부(Blade profiles, leading edges)

• 모든 프로파일 단면에 날개두께를 정의

• 베이지곡선 또는 타원을 이용하여 날개의 전면부(leading edges)를 정의

• 설계된 날개를 정면도로 표시

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일반적인 설계순서 (Impeller Design)

STEP 6 : 3차원 형상(3D-views)

• 동적인 3차원 형상 검토 : rotate, move, zoom

• 부분보기(Partial views) • 단면보기(Cutting plane) • 조립도보기(Assembly view)

STEP 7 : 형상데이터 추출(Data export)

• IGES, STEP, DXF와 같은 범용포맷으로 변환

• 주요 CAD S/W 나 범용 CFD S/W로 형상 데이터를

직접 내보낼 수 있는 인터페이스 제공 • 고객의 요청이 있는 경우 특수한 포맷적용 가능

STEP 8 : 성능곡선(Performance map estimation)

• 경험식을 사용한 임펠러와 볼류트의 손실계산

• 회전속도 변경에 따른 성능곡선표시 • 설정을 위한 다양한 가능성 및 다이어그램으로 관련

값을 표시

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일반적인 설계순서 (Volute Design)

Volute 주요 디자인 단계

STEP 1 : 볼류트 입구(Volute inlet)

• 임펠러의 정의 : 수동입력 또는 Cfturbo의 임펠러 형상을 읽어들여서 설정

• 필요시 설계유량을 적용

• 볼류트 입구폭의 정의 및 입구직경 입력

STEP 2 : 디퓨저 설계(Radial diffuser design)

• 설계된 임펠러의 변수를 적용하거나 불러오기 기능 • 폭과 직경의 관계를 설정

• 기존설계형상이나 비 정형적인 디퓨져형상 적용 • 압축성 혹은 비압축성 물성적용 • 속도성분의 계산

STEP 3 : 볼류트 단면(Volute cross-section shapes)

• 사각형, 사다리꼴 또는 호의 형상을 적용 • 다양한 자유형상의 적용가능 • 비대칭 혹은 대칭형상 적용가능

18

일반적인 설계순서 (Volute Design)

STEP 4 : 파이프형상 모델링(Pipe diffuser modeling)

• 접선혹은 반경방향의 지정 • 원형 또는 직사각형 출구형상 지정 • 자유형상의 적용가능 • 디퓨져의 총길이를 지정

STEP 5 : 볼류트디자인(Volute shape and cutwater design)

• 시작각도 및 접촉각의 정의 • Pfleiderer, Stepanoff 나 자신만의 설계규칙을 적용 • 물가름(Cutwater)의 형상설계

STEP 6 : 3차원 형상(3D-views)

• 동적인 3차원 형상 검토 : rotate, move, zoom

• 부분보기(Partial views)

• 단면보기(Cutting plane) • 조립도보기(Assembly view)

STEP 7 : 형상데이터 추출(Data export)

• IGES, STEP, DXF와 같은 범용포맷으로 변환

• 주요 CAD S/W 나 범용 CFD S/W로 형상 데이터를 직접 내보낼 수 있는 인터페이스 제공

• 고객의 요청이 있는 경우 특수한 포맷적용 가능

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적용사례 (ANSYS-CFX)

Rapid Design of an optimized Radial Compressor using CFturbo and ANSYS Enrique Correa, Marius Korfanty, Sebastian Stübing CFturbo Software & Engineering GmbH, Dresden (Germany)

1. Design point

• Total pressure ratio tt= 4

• Mass flowṁ= 0.11 kg/s

• Rotational speedn= 90 000 RPM

• Max. motor powerPM< 30 kW

• Max. available powerPi= 25.5 kW

2. CFturbo Design

Simulation Process

3. Meshing

• Tet/Prism, Hexa / Mesh size: 4.6 Mill. nodes

• Design modifications and meshing within 1 hour

4. Simulation Results

5. Performance Map 6. Prototype

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적용사례 (ANSYS-CFX)

ANSYS Conference and 33rd CADFEM Users' Meeting 2015

June 24-26, 2015, in Bremen.

Optimization of a Transonic Radial Compressor Stage using CFturbo®, ANSYS-CFX and optiSLang® Dr.-Ing. Sebastian Stübing (CFDnetworkGmbH), Dr.-Ing. Gero Kreuzfeld, Ralph-Peter Müller (CFturboGmbH)

1. Design point

• MassFlow Rate:mflow= 0.11 kg/s

• Total PressureRatio: P= 4

• MachineSpeed:n = 90000 min-1

2. CFturbo Design

3. Meshing

Volute

• ICEM / Tet/PrismHybrid Mesh • ~520k elements

Impeller

• TurboGridMeshing • ~3 mioelements

4. Simulation Results

5. Optimized Design Results

optiSLang®algorithms

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적용사례 (Star-CCM+)

1. Design point

Several Examples of Turbomachinery Design and CFD-Simulation using CFturbo® and STAR CCM+ Ralph Peter Mueller CFturbo Software & Engineering GmbH Michael Hailfinger, Daniel Poescha, Anne Schubert and Ganeshkumar Udayakumar

2. CFturbo Design

Radial Pump with Inducer

3. Simulation Results

- GenericCFturbo design, 5 design variations

- Q=600 m³/h, P=120 bar, n=12000 rpm

- CompareCFD-simulation

•SteadyState, nocavitation

•Transient flow, nocavitation

•Transient flow, withcavitation

4. Compare CFD Results

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적용사례 (Star-CCM+)

1. Design point

2. CFturbo Design

Radial Blower

3. Meshing

5. Compare CFD Results

- Customer design

- CFD-Solver-Benchmark

- Steadystate(MFR) and transient flow

- Coarse mesh(approx. 1 Mio. nodes)

- Experimental data available

4. Simulation Results

Several Examples of Turbomachinery Design and CFD-Simulation using CFturbo® and STAR CCM+

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적용사례 (PumpLinx/SimericsMP)

September 21-25, Voronezh, Russia

Pump Inducer Design with CFturbo® АlexanderNikulin, Axis Engineering, St.-Petersburg (Russia) Gero Kreuzfeld, CFturbo Software & Engineering GmbH, Dresden (Germany)

Development process for Turbomachinery components

Example: Rocket engine pump with inducer

2. Interface CFturbo – PumpLinx & Automated Meshing

• Automated binary-tree mesh

• Cartesian mesh based on closed

surface models (STL)

• Very fast CFD-Solver

• Direct simulation start from CFturbo

3. Velocity/Static Pressure Results

4. Vapor fraction area simulation

5. Performance curve with cavitation

1. Design point

Dp= 185 bar

Q= 200 m³/h

n= 30 000 rpm

Fluid: Water

2. CFturbo Design

Rocket engine pump with inducer

24

적용사례 (PumpLinx/SimericsMP) PUMP SUMMIT 2014

Dec 2-3, 2014 DÜSSELDORF, Germany

Fast Centrifugal Oil Pump Design and Automated Evaluation by 3D-CFD Eduard Moser, Ralph-Peter Mueller, Anne Schubert, Dr. Oliver Velde CFturbo Software & Engineering GmbH, Dresden (Germany)

Conceptual Design of the Pump Stage

Compare Trasient vs. Steady State(MFR)

1. Design point

Volume flowQ 2,75 m³/h

Presssure riseDP 1,50 bar

Speed n 6.000 rpm

Fluid Density 20936 kg/m³

2. CFturbo Design

Pump Stage

2. Interface CFturbo – PumpLinx & Automated Meshing

Using PumpLinx® to create

carthesian binary tree mesh

Approx. 2,0 mio. nodes

3. Design & Simulation Process

4. Performance and Efficiency Curve

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CFD해석을 위한 Mesh 소개

Simulation Process

Conceptual Design CFturbo

Design Point Grid Generation Simulation Product

Optimization

Tetra / Prism Mesh Honeycomb Mesh Cartesian Adapted Mesh Hexa Hedral Mesh

Mesh의 종류

작업 용이성

수렴성

Grid Software

특징

가장 쉬움

어려움

All Grid S/W

쉬움

보통

Star-CCM+

쉬움

우수

PumpLinx/SimericsMP

어려움(Manual)

가장우수

ICEM-CFD/GridPro

• 격자생성은 용이하나 수렵성이 가장 떨어짐

• 작은틈에서는 생성되는 격자의 수가 많음

• 작은틈에서는 생성되는 격자의 수가 많음

• 격자의 대부분이 Hexa Mesh 이므로 수렴성이 우수

• 복잡한 형상의 경우 작업성과 수렴성에서 가장 우수

• Octree/Binary-tree 방식

• 우수한 수렴성에도 불구하고 작업성이 가장 떨어짐

Star-CCM+ TurboGrid

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PumpLinx/SimericsMP 소개

개발사

제품구성

http://www.simerics.com

2005년도에 설립 CFD Research Corporation(CFD-ACE+)에서 독립 펌프해석에 특화된 PumpLinx 출시후 성공적인 시장진입 CFturbo 미국대리점으로 PumpLinx 공동 마케팅

PumpLinx = SimericsMP PD Pump Templates + • 범용 CFD 소프트웨어 • PumpLinx와 Solver공유 • CFturbo로 생성된 모든 Axial/Radial Pump해석가능 • 상대적으로 저렴한 가격

• PD Pump별 격자 및 경계조건 자동생성 • PD Pump별 높은 생산성 • 범용코드 대비 고가

장 점

1. 고품질 자동격자 3. Solver 의 신뢰성 2. Cavitation 모듈 4. Moving/Sliding처리기법

• Cartesian Adaptive 방식의 Mesh (Cell을 2배씩 나누는 방식으로 경계면은 Cut-Cell후 다면체 생성) • Binary-tree 방식으로 Octree 방식에 비해 격자최적화 • 복잡한 형상의 격자생성 및 밀집이 매우 쉬움 • 육면체격자의 장점을 반영 Solver의 수렴성 향상

• 최신 Cavitation 모듈 • Singhal(2002)의 모델 보다 진전된 형태 • 액체, 증기의 밀도비가 40,000:1에서도 안정된 수렴성

• C++기반의 객체지향코드 • Fully Unstructured 기반 의 FVM코드 • Auto-Relaxation기능의 탁월한 수렴성 • 격자 Deformation 강점

MGI(Mismatched Grid Interface)

• Slide면에서 독특한 계산알고리즘 • 기존 Arbitrary Interface 가 양해 적 기법에 비해 반복계산으로 인한 오차누적이 적음

27

SimericsMP 해석프로세스

CFturbo / 범용 CAD

STL 파일포맷

STL File Import

SimericsMP (PumpLinx)

Mesh생성, 모듈선택, 경계조건입력, 계산, 결과추출까지 차례로 진행

(STereoLithography)

SimericsMP는 자동격자생성기능을 이용하여 작업수행 Cartesian Adaptive 격자는 기존격자생성 방식대비

3~30 배의 생산성을 제공 최적설계를 위해 문제점보안 및 개선품 재계산시 빠른 Set-Up이 가능

범용 CAD 프로그램으로부터 STL파일포맷의 형상파일 입력

탬플릿과 자동격자생성기능을 이용하여 빠른 Mesh생성

CFturbo에서 생성된 Axial/Radial Pump에 대해서 모두 해석가능

해석결과

격자 및 모델 생성 (20-30분)

시뮬레이션 계산 (1-3시간)

Nastran Gambit Neutral Ansys CBD Format GridPro 가능

CAD모델로 부터 유동공간을 추출 CFTurbo는 직접 인터페이스 제공

CFturbo

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BFC Grid CAB Grid

750k Cells

390k Cells

당사 CAB vs BFC 격자성능 비교

상대적으로 작은 수의 CAB(Conformal Adaptative Binary-tree) 격자로 BFC(Body Fitted

Coordinates) 격자와 동등한 결과 갖음

WANG, X. & WANG, C. (2007) “Performance prediction of centrifugal pump based on the method of numerical simulation,” Fluid Machinery, vol. 35, pp. 9-13.

BFC 격자갯수 75만개대비 SimericsMP의 CAB격자 39만개를 사용함에도 불구하고 동일한 결과를 보임

원심펌프 성능예측 비교

참고논문 :

29

효율

전압비

정압 온도

Eckardt 원심 압축기 해석사례

전압 마하수

계산은 1,513,472 셀로, 쿼드코어 윈도우 노트북에서 3시간 30분 정도 소요

Parameters Values

Fluid Air (Ideal Gas Law)

Rotation speed 10000, 14000, 18000 RPM

Inlet total pressure 101325 Pa

Inlet total temperature 288.1 K

Viscosity 1.853 x 10-5 Pa.s

Mass flow rate 2 ~ 9 kg/s

Turbulence model Standard k-e model with wall function

30

마하수 분포

압력 분포

효율

압축비

형상

온도 분포

터보차저 (120,000 rpm) 해석사례

터보차저의 압축비 효율 계산 사례

120,000 RPM의 고속회전 조건에서 해석한 사례로 실험결과와 매우 유사한 결과를 보임

31

학교지원 정책

배 경

대학교에서 교육용으로 사용하는 경우에는 특별히 할인된 가격에 제공하는 프로그램입니다.

이러한 교육지원을 통해서 국내 관련산업의 기술경쟁력 강화와 저변기술 확대에 크게 기여할

것으로 생각하고 있습니다.

지원방식

학기 개설기간에 맞춰서 협의 (최소 1년)

CFturbo Full Package (Radial 4종, Axial 3종, Casing 2종)

Floating License

25 카피

500만원(VAT별도)

본 라이센스가 순수하게 교육적인 목적으로만 사용될 수 있도록 아래와

같은 사항은 제한하고 있습니다.

강의계획서상에 CFturbo 소프트웨어명을 명시해 주시기 바랍니다.

• 제공기간

• 제공패키지

• 라이선스 종류

• 지원카피수

• 공급가격

• 제한사항

• 요청사항

학교 라이선스는 교육목적외에 정부 및 기업과제등에 사용할 수 없습니다.

학교 라이선스는 학교이외의 기관에서 접속해서 사용할 수 없습니다.

수업예제 기술지원

• 커리큘럼에서 실습할 수 있는 교안 및 예제파일 작성을 지원

(초기 실습사례선정, CAD 모델링, 해석결과 분석등, 해석모델 전반에 대한 기술적인 검토등)

• 당사 담당엔지니어 강의가 필요할 경우 유상지원가능

32

맺음말

임펠러(Impeller)는 거의 모든 산업분야에 사용되고 있으며 모든 임펠러의

전력소비량은 산업계 총 전력의 15%에 이를 정도를 높은 에너지를 소비하

고 있습니다.

현재 국내의 임펠러 개발은 중소기업에서 축적된 기술없이 개발되고 있어

이에 대한 관심이 기울이려는 노력이 필요한 상황입니다. 최근에는 대기

업에서 3D CFD코드를 활용하여 공력성능과 소음을 해석하는 사례가 있지

만 설계와 검증을 위한 해석이 통합적으로 진행하지는 못하고 있는 실정입

니다.

따라서 임펠러개발 전반에 대해 개념설계에서부터 CFD해석을 통한 검증

전체를 연구하는것은 간과하기 쉽지만 대단히 중요한 분야가 틀림없으며

향후 산업계에 큰 파급효과를 미치는 중요한 기본연구가 될 것 입니다.

저희 경원테크는 CFturbo를 이용한 설계에서 부터 SimericsMP

(PumpLinx)를 이용한 컨설팅 경험을 바탕으로 개발 전 과정에 대한 기술

지원을 아끼지 않겠습니다.

임펠러 개발현황

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