가상 풍동: 공기역학과 항력 시뮬레이션

가상 풍동이란 무엇인가요?

풍동은 모형 위로 공기를 불어 공기가 무엇을 하는지 보고 측정할 수 있게 합니다. 가상 풍동은 컴퓨터에서 같은 일을 합니다. 모사한 공기 흐름 속에 형상을 놓고 그 주위의 유동을 풉니다. 이것이 기류 시뮬레이션, 즉 공기역학 시뮬레이션이며 전산유체역학(CFD)입니다. 전문 공기역학 작업에 쓰이는 것과 같은 개념을 여기서는 학습과 탐구에 적용합니다.

유동 시뮬레이션 소프트웨어로서 Visaria는 GPU 가속과 난류 모델링을 갖춘 본격적인 3D 시뮬레이션을 제공합니다. 공기가 어디서 빨라지고, 압력이 어디에 쌓이고, 유동이 어디서 떨어지고, 형상 뒤에서 어디서 소용돌이치는지 볼 수 있고, 무언가를 바꿀 때 어떻게 반응하는지도 볼 수 있습니다.

볼 수 있고 제어할 수 있는 것

• 형상 주위와 뒤쪽의 유선, 유속, 압력.
• 재순환과 난류: 유동이 어디서 떨어져 나가 뒤엉키는지.
• 확인하고 바꿀 수 있는 경계 조건(움직이는 도로, 대칭, 유동 영역의 크기 포함).
• 기본 및 사용자 지정 격자 크기, 그리고 관심 있는 부분 주위의 중첩된 미세 격자.
• 시뮬레이션 옆에 표시되는 수렴 그래프와 솔버 정보로, 유동이 언제 안정되었는지 볼 수 있습니다.
• 항력과 양력 같은 힘 계수. 해가 얼마나 수렴하고 있는지를 가늠하는 지표로 표시됩니다.

자신의 형상을 가져오세요

CAD 프로그램의 STL 파일을 불러오거나, 메시 빌더에서 기본 도형과 불리언 연산으로 형상을 만드세요. STL은 Fusion 360 같은 대부분의 CAD 도구와 3D 프린팅 소프트웨어의 표준 내보내기 형식이므로, 이미 만든 모델을 그대로 가져올 수 있습니다. 자동차나 트럭 차체, 모형 로켓, RC 카, 사이클링 헬멧이나 자전거 부품, 드론 암, 날개 단면 등이 해당됩니다. 자동차 공기역학 시뮬레이션은 형상이 후류와 항력에 미치는 영향을 쉽게 볼 수 있어 첫 프로젝트로 좋습니다. Visaria가 지오메트리를 자동으로 복셀화하면, 실행만 누르면 됩니다.

그다음 자신에게 중요한 질문을 던져 보세요. 더 둥근 앞부분이 도움이 될까요? 뭉툭한 뒷부분 뒤의 유동은 어떻게 될까요? 스포일러가 후류를 얼마나 바꿀까요? 지오메트리나 바람을 바꿔 가며 변형을 하나씩, 몇 분 안에 비교할 수 있습니다.

항력 이해하기

항력은 공기 속에서의 운동에 저항하는 힘입니다. 물체 주위의 압력 차와 표면에 맞닿은 얇은 공기층의 마찰에서 생깁니다. 유선형으로 만들면 유동이 더 오래 붙어 있고 난류 후류가 줄어들어 항력이 감소합니다. 글로 읽는 것과, 형상을 매끈하게 다듬을수록 후류가 줄어드는 모습을 보는 것은 다르며, 그것이 Visaria가 목표로 하는 학습입니다. 학습 허브에는 이런 개념에 대한 짧은 입문과 조정할 수 있는 시나리오로 연결되는 링크가 있습니다.

얼마나 정확한가요?

Visaria는 거친 복셀 격자와 실시간 사용에 맞춰 조정된 솔버를 사용합니다. 이해와 아이디어의 빠른 비교를 위해 만들어졌으며, 공학 수준의 수치를 위한 것이 아닙니다. 항력과 양력 값은 참고용이며, 검증된 측정값이 아니라 수렴 지표입니다. 따라서 인증이나 정확도가 중요한 설계 판단에는 사용하지 마세요. 이유를 보는 데 Visaria를 쓰고, 얼마나인지 알려면 검증된 도구나 실제 풍동을 쓰세요.

Aero 솔버는 7일 무료 체험과 프로 번들에 포함되어 있으며 단독으로도 구매할 수 있습니다. 요금을 참고하세요.

실행에 필요한 사양

Visaria는 Windows에서 실행되며 전용 그래픽 카드가 필요합니다. 최소 NVIDIA GeForce GTX 1050 또는 AMD Radeon RX 560, 권장은 RTX 2060 또는 RX 5600 XT 이상이며, 8세대 Intel Core i5(또는 동급) 프로세서와 8GB 메모리를 권장합니다. Mac 및 Linux 버전은 곧 출시됩니다. 컴퓨터에서 잘 실행되는지 확인하는 가장 빠른 방법은 무료 체험입니다.