[Simcenter STAR-CCM+] Density-Based Solver

안녕하십니까 아토즈 입니다.

 

오늘은 저번 Pressure-Based Solver에 이어서 Density-Based Solver에 관한 설명을 드리고자 합니다. Density-Based Solver는 주로 초음속, 압축성 유동을 해석할 때 주로 사용되고 있습니다. Riemann Solver로 알려진 것을 기반으로 제공되고 있으며 이러한 알고리즘은 지배방정식을 풀기 위해 explicit or implicit(pseudo)의 수치해석 기법을 사용합니다. Pressure-Based Solver와 Density-Based Solver에 가장 큰 차이점은 Density-Based Solver는 지배방정식인 Continuity, Momentum, Energy and species transport를 Coupled 하여 동시에 풀고 압력장은 EOS(Equation of State)에서 결정합니다. Simcenter STAR-CCM+는 이러한 Density-Based Solver를 Coupled Flow Model이라 정의하고 제공하고 있습니다. Coupled Flow Model에서 지배방정식을 선형화시키는 방식은 관심 있는 종속 변수와 관련하여 implicit 또는 explicit를 선택할 수 있습니다. 난류에 대한 방정식은 Coupled Solver에 OuterLoop Segregated 방식으로 계산됩니다. Coupled Solver는 Steady-State, Transient 모두 사용할 수 있습니다. Steady-State 방법으로 해석을 진행한다면 Coupled solver에 시스템은 시간에 따라 이산화되고 Quasi steady-state가 될 때까지 수행됩니다. Transient 방식 역시 Implicit, explicit 방법 모두 제공되며 Implicit는 dual-time 형식으로 알려진 방식을 채택하여 제공됩니다.
  - Physical Time-Step(유저가 선택한)은 도메인의 모든 셀에 균일하게 적용됨
  - Local pseudo Time-Step은 Courant number 와 Von Neumann 안정성 조건을 고려하여 계산

 

Density-Based 방법은 최근 낮은 마하수와 낮은 레이놀즈 수로 확장되어 사용되고 있으며 STAR-CCM+에서 제공되는 Unsteady Low-Mach Preconditioning을 사용하여 저속에서 비압축성 유동에 대한 시뮬레이션에 수렴성 및 정확도를 개선할 수 있습니다.