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STAR-CAT5 helps to design “coolest business jet ever”
최근에
Forbes지에 인용되었던 Falcon 7X의 "the coolest business jet
ever"는 Dassault Aviation사로부터 개발된 가장 최근의 High-Class
Executive Jet입니다. Falcon 7X는 냉각능력이 좋을 뿐만 아니라 가히
혁명적입니다 - 물리적인 원형으로 디자인 된 것이 아니고 가상적인
원형으로 디자인 된 최초의 민간용 비행기입니다. 완전히 Dassault system의
Product Lifecycle Management(PLM) Tool인 CATIA로 디자인되어 모든
요소들이 엄격한 CAE 분석을 통해 설계되었습니다.
Dassault Aviation사는 Falcon 7X의 승객들의 편의에 입각한 매우 높은 수준의 표준을 제공하고 있습니다. 이 비행기의 큰 장점은 적당한 객실 온도를 유지하고 극한의 외부 조건에도 내부에 적합한 수준의 압력을 유지할 수 있는 Environmental Control System에 있습니다. 또한 Environmental Control System은 날개의 제빙문제와 전장품의 냉각문제 등과 같은 문제도 다룹니다. Environmental Control System는 Engine Compressor와 객실 내부에 공급되는 Mixing Air에 관한 문제에도 적용됩니다. Mixing Jet pump의 역할은 Engine이 동작하는 데 필요한 Air를 공급하는 것과는 별개로 객실 내부의 Air-Conditioning System을 통해 압력과 온도를 유지합니다.
Dassault Aviation사의 현재 CAE Process는 Mixing Jet Pump에 대한 일차원 Network Analysis에 활용됩니다. Process가 광범위한 작동 조건에 의해 진행됨에도 불구하고, 어떤 극한 상황 하에서는 - Mixer 안에서의 Supersonic Flow 같은 - Network Model의 정확도가 Pump 내의 복잡한 유동에 의해 하락하는 경우가 종종 발생한다. 이를 해결하기 위해 Dassault Aviation사는 극한 상황에서의 Pump의 효율을 좀 더 개선하기 위해 CD-adapco의 STAR-CAT5를 채택하였습니다. STAR-CAT5는 CATIA V5 PLM System 내에 설치되어 있는 산업적으로 강력한 CFD Software입니다.
CFD 해석의 목적은 수치적으로 다른 비행조건에서의 Jet Pump 내의 유동을 해석하고 실험 데이타와 비교하는 것입니다. 그 최종 목표는 Downstream Circuit에서의 최적화된 혼합비를 주기 위한 Jet Pump의 형상을 정의할 수 있게 하기 위해 각 상황(Subsonic, Transonic 혹은 Supersonic Flow)에서 Jet Pump에 발생하는 현상을 이해하는 것입니다.
진보된 STA-CAT5의 능력은 CATIA V5 없이도 Jet Pump의 실제 형상을 Meshing하는 것이 가능합니다. 격자는 CD-adapco의 차세대 CFD Solver인 STAR-CCM+ 내에서 최적화되어 Export 됩니다. 최적화된 격자를 얻기 위한 STAR-CCM+의 진보된 능력은 격자의 여러 부분을 자르거나, 연결하거나 혹은 합칠 수 있습니다. 여러 파트의 격자는 STAR-CAT5에서 생성되어 원하는 장소에서 STAR-CCM+에 의해 잘라지고, 모든 파트가 합쳐지고 접촉면이 연결됩니다. 최종적으로 격자는 전 유동영역에서 크기와 형상에 맞게 생성됩니다.
STAR-CCM+의 계산 결과는 실험결과와 비교했을 때 모든 경우에 대해 잘 맞았습니다. 이런 결과의 질은 이제 Dassault Aviation사가 자체적으로 극한의 유동 조건에 대한 1D Code를 최적화시킬수 있게 하였고 또한 좀더 복잡한 형상을 연구하기 위한 방향을 제시해주었습니다.
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