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TurboGrid를 활용한 블레이드 역설계 방법
- 정세훈 수석 매니저
- 태성에스엔이
- shjung@tsne.co.kr
TurboGrid를 활용한 블레이드 역설계 방법
ANSYS TurboGrid를 활용하여 역설계과정에서 필요한 형상 추출 및 격자 생성과정에 대한 방법에 대해서 소개한다.
Introduction
고성능의 회전 유체기계 설계 시, 공기역학 성능이 중요하며, 이를 위해서 복잡한 블레이드 형상을 정확히 모델링하고 이를 기반으로 효율적인 메시를 생성하는 작업이 필요하다. ANSYS TurboGrid는 이러한 작업에 최적화된 도구로, CAD 형상의 역 설계 및 고품질 메시 생성 과정을 효과적으로 지원한다.
2. TurboGrid를 활용한 역설계 따라하기
■ CAD 파일 준비하기
ANSYS TurboGrid에서 인식할 수 있는 형태로 수정하기 위해서 SpaceClaim의 수정 과정은 아래와 같다. SpaceClaim이 아닌 다른 CAD툴에서 동일한 내용으로 수정할 수 있다.
1단계 ANSYS SpaceClaim에서 Geom_blade.x_t 파일을 불러온다.
2단계: Pull 도구를 활용한 지오메트리 확장
: Leading & Trailing 영역과 Hub 와 shroud의 사이 공간을 충분히 확보하기위해 그림1과 같이 당기기 기능을 사용하여 충분한 입구, 출구 영역을 확보하고, 블레이드 허브의 위치를 수정한다. 이 단계는 TurboGrid에서 수행할 수 없습니다. 따라서 TurboGrid에 CAD파일을 가져오기 전에 입구(또는 다른 경우에는 출구)를 위한 충분한 공간을 확보하는 것이 좋다.
그림 1. Hub&Shrud&Blade 영역 당기기
3단계: 자오면 Surface 생성
: 자오면 정의에 필요한 SurfaceBody를 생성하기 위해 그림 2와 같이 Hub와 shroud의 edge를 선택 후, Loft 기능을 활용해 Surface body를 생성한다.
그림 2. 자오면 Surface Body 생성하기
4단계: Leading Edge와 Trailing Edge 곡선 생성
: Blade의 Leading & Trailing, 정압면과 부압면을 정의하기 위해 그림 3과 같이 Split 도구로 LE와 TE 곡선을 생성하여 블레이드 표면을 고압면과 저압면으로 분리한다. 정확한 위치는 중요하지 않다.
그림 3. Blade 형상 수정하기
5단계: Named Selections 생성
ANSYS TurboGrid에서 인식할 수 있는 이름으로 그룹 기능을 활용해 아래 그림과 같이 edge와 face별로 그림 4와 같이 그룹 이름을 정의한다.
그림 4. 그룹 정의하기
■ 격자 생성하기
1단계: TurboGrid에서 CAD 파일 불러오기
: ANSYS TurboGrid의 Geometry 탭을 사용해 앞단계에서 수정한 CAD 파일을 불러온 후,회전 축 및 Balde 개수를 입력한다.
그림 5. 회전 기계 정보 입력하기
2단계: CAD Families를 Topological Instances에 할당
: 각 CAD 항목을 아래 그림 6과 같은 방법으로 할당한다.
그림 6. CAD Families를 Topological Instances에 할당하기
3단계: 격자 생성
: 그림 7과 같이 Manual Insertion 방법으로 레이어를 추가하고 격자를 생성한다.
그림 7. 격자 생성하기
맺음말
예제를 통해 CAD 데이터를 효율적으로 처리하고 정밀한 메시를 생성할 수 있는 ANSYS TurboTide의 유연한 기능에 대해 살펴보았다. TurboGride에서 인식할 수 있는 형태의 CAD파일만 준비된다면, TurboTide에서 몇 가지 설정만으로 쉽고 빠르게 역설계를 수행 해보길 바란다.
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