직접 모사법과 격자 볼츠만 기법의 Coupling에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 격자 볼츠만 기법(Lattice Boltzmann Method)과 직접모사법(Direct Simulation Monte Carlo)을 이용하여 마이크로/나노 필터(Micro/Nano Filter)의 해석을 위한 시뮬레이션 모델을 제시하였다. 격자 볼츠만 기법을 이용하여 크누센수(Knudsen Number)가 낮은 영역의 유동장을 해석하였고, 직접모사법을 이용하여 크누센수가 큰 영역에서의 유동장을 해석하였다. 그리고 Schwarz Alternative Method를 이용하여 두 시뮬레이션 기법간의 물리량을 전달할 수 있도록 하였다. 하나의 시뮬레이션 기법을 통하는 연구의 경우 시뮬레이션의 특성에 따라 정확도의 한계나 계산시간의 비효율성과 같은 문제가 존재한다. 때문에 서로 다른 물리적 특성 때문에 나타나는 수치적 불안정성을 해결하기 위해 본 연구를 수행하게 되었다. 본 연구를 통해 제안된 시뮬레이션 기법은 높은 정확도를 필요로 하는 부분에서는 직접모사법을 사용하여 정확도를 유지하며, 이 외의 영역에서는 격자 볼츠만 기법을 사용하여 상대적으로 계산시간을 단축시킬 수 있기 때문에 이에 대한 시간과 비용을 절약할 수 있다. 본 연구를 통해 고안한 시뮬레이션 기법을 이용하여 micro/nano 필터 다발의 해석을 수행하였다.