STAR CCM+ 2D mesh 쉽게짜기 (12ver 이상)

STAR-CCM+ 12ver 미만에서는,

2D mesh를 짜기 위한 방법으로 3D mesh를 생성한 이후 2D로 내리는 방법을 사용하였다.

해당방법은 여러가지 번거로운점이 많은 방법이라고 할 수 있는데 그 이유로는,

 

1) 3D Mesh를 먼저 짜야하므로 시간이 오래걸리며 컴퓨터에 부하가 간다.

2) 3D에서 2D로 내리는 과정에서 오류가 발생할 여지가 있다.

3) Mesh의 상세한 커스텀 설정이 불편하다. (boundary에서의 프리즘레이어 설정불가)

 

 

이후 업데이트 된 버전 12이상에서는 2D Mesh를 짜기 위한 아주 간편한 방법이 등장하였다. (물론 기존과 같이 2D로 변환할 수 있게끔 XY축으로 대칭한 형상이여야 한다.)

 

① 먼저 Geometry>Operations>New>Mesh>Badge for 2D Meshing을 선택한 이후, 2D 변환을 원하는 MESH를 선택한다. 우클릭하여 Execute까지 해주어야 적용이 완료된다.

 

 

② part와 각각의 surface를 보면 하단 property에 tags라는 기능이 있다.

해당 기능은 2D mesh로 변환되기 위해 part또는 surface가 어떠한 boundary나 region으로 변환되는지를 STAR-CCM+에게 미리 언지해주는 기능이다.

 

③ 3D형상은 Z방향으로 수직한 형상이기 때문에 (XY평면 으로 대칭인 형태) 형상이 시작하는 윗면과 아랫면이 존재할 것 이다. 만일 Surface에 별도로 윗면과 아랫면이 지정되있지 않다면 2D화는 진행되지 않는다.

나누어져있지 않은 Surface에 Split by patch로 윗면과 아랫면을 나누고 Badge for 2D Meshing을 우클릭해서 다시 Execute하게 된다면 아래그림과 같이 시작면과 끝면이 표시되게 된다. (Split by patch는 Geometry가 켜져있어야만 활성화 된다.)

 

④ 이제 Operations>New>Mesh>Automesh(2D)를 선택할 시 이전과는 다르게 Part를 선택할 수 있게 된다.

 

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2D mesh의 장점을 꼽으라고 한다면, boundary별 커스텀 설정을 이용하여 mesh를 상황에 맞춰 짤 수 있다는 점 이다.

해당 기능은 Operation>Automated Mesh>Custom Control에서 우클릭>New>Surface mesh를 통하여 진행할 수 있다.

가령 아래의 Geometry를 예를 들어서 살펴보자.

 

 

Fan과 유로사이의 영역에 불필요하게 프리즘레이어가 짜여있는 것을 확인할 수 있다. 해당 기능으로 프리즘레이어를 disable하게 설정할 경우 프리즘 레이어가 사라지게되며, 더 섬세한 프리즘레이어를 원할 경우에도 이 기능을 사용할 수 있다. Fan blade근처의 프리즘레이어를 조밀하게 하고, 이외의 불필요한 프리즘레이어를 삭제해보도록 하겠다.

 

① 좌측 surface와 interface부분을 지정하여 Prism Layer을 Disable로 설정한 결과 불필요한 프리즘레이어가 삭제된 것을 확인할 수 있다.

 

 

② 이번엔 Prism layer을 Custom으로 설정하여 layer 수를 3으로 layer의 절대크기를 0.001mm로 수정하여 다시 mesh를 만든 결과 임펠러 근방의 프리즘레이어가 조밀해진 것을 확인할 수 있다.

 

K-epsilon model등의 난류모델은 boundary 근방의 y+(u+)값에 따라서 prism layer를 적절히 형성해주는 것이 수렴성 증가에 도움이 되기 때문에 해당 2D meshing은 중요하다고 할 수 있다. (youtube펌 아래그림참조 : www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=m.youtube.com/watch%3Fv%3DaNLk3zn2R9U&ved=2ahUKEwii-JaR7p3wAhVrF6YKHfw6AxAQwqsBegQIBhAE&usg=AOvVaw2Z2sQvQXrSrxq2mlDQif08)