다공질 매체를 이용한 유체-구조물 상호작용(FSI) 해석기법 개발

Abstract

본 논문에서는 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure interaction; FSI)에 관한 새로운 수치적 접근 방법의 제안과 타당성 검토가 목적이다. 기존의 유체 관내 유동에서는 유체-구조물 상호작용방법을 이용하여 해석하였다. 그러나 이러한 방법은 유체와 구조물을 각각 모델링하므로 해석과정과 수치적 효율성에 많은 문제점이 있었다. 그러므로 본 논문에서는 다공질 매체 거동을 이용하여 관내 유체 유동해석을 제안한다. 다공질 매체는 고체, 액체, 기체로 구성되어 있으며, 서로 다른 물리적, 화학적 특성을 가지므로 다공질 매체의 고체영역과 유체영역을 기존의 유체-구조물 상호작용방법의 구조물영역과 유체영역으로 해석한다. 기존의 방법에서 가지는 모델링의 어려움을 개선하고, 비교적 복잡한 과정이 수행되어 많은 계산 시간이 요구되어지는 수치적 효율성이 개선된다. 또한 다공질 매체 거동에서 중요요소인 침투성과 유체-구조물 상호작용의 중요요소인 유체와 구조물경계의 마찰사이의 관계를 도출한다. 해석결과는 유체-구조물 상호작용기법(FSI)을 사용하여 해석하는 상용 프로그램 ADINA 8.4를 이용하여 기존의 FSI기법과 비교·평가된다.; This purpose that suggestion of new numerical analysis method and verification of compatibility about Fluid-Structure interaction (FSI). A previous fluid flow in pipe analyzed using Fluid-Structure interaction method. But this method have a problem about numerical efficiency because fluid and structure model do each modeling. Therefore this paper propose fluid flow in pipe using the porous media. A porous medium is composed of solids, fluids, and gas which have different physical and chemical properties. Therefore soild and fluid area in porous media analyzes to fluid and structure area of Fluid-Structure interaction method. Proposed method improved difficulty of medeling and numerical efficiency in previous method. Also, draw relation of permeability of porous media behavior and friction between fluid and structure. Results of analysis are compared and analyzed with ADINA 8.4 using Fluid-Structure interaction method.