공머생 김문기

기존의 Geometry에 Materials는 Air를 기준으로 하여 진행하였다.

Physics는 Pressure Acoustics을 이용하여 진행하였다.

이 Physics가 어떻게 해석이 되는지 궁금할 경우 Equation을 눌러보면 다음과 같은 수치해석 방정식이 나온다.

현재 위의 방정식에 대해 자세히 알아보진 않을 것이다.

다만 현재의 단계에서 해석하려는 Eigenfrequency(공진주파수)는 밀도와 음속에만 영향을 받는다는 것을 알 수 있다.

Pressure Acoustics 1을 클릭해보자

Model Input에서 온도와 압력을 Pressure Acoustics Model에서 음속과 밀도를 정할 수 있다.

다만 음속과 밀도는 기본적으로 From material로 되어있다.

위에서 밀도와 음속만으로 방정식(해석)이 결정된다고 했으므로 이 부분이 매우 중요한 것을 알 수 있다.

따라서 Materials를 들어가 Value가 어떠한 것으로 지정되어 있는지 확인해보자.

밀도는 rho(pA,T) 음속은 cs(T)로 되어있다. 이는 COMSOL에서 함수를 불러온 것이다.

Model Builder에서 Materials의 하위로 가면 Analytic (rho)와 Analytic2 (cs)가 있다.

Air의 온도와 압력에 따른 밀도와 음속을 COMSOL의 함수 제작기능을 이용해서 기본적으로 구현되어 있는 것을 확인할 수 있다.

밀도와 음속 즉, rho(pA,T)와 cs(T)는 압력과 온도로 이루어진 함수이다.

따라서 Pressure Acoustics에 있는 온도와 압력을 변화시킬 경우 그에 맞는 밀도와 음속이 계산되어 입력된다.

만약 사용자가 온도와 압력이 아닌 밀도와 음속 데이터를 가지고 해석을 돌려야한다면 Pressure Acoustics Model의 밀도와 음속을 From materials 에서 User defined로 변경하여 직접 입력하거나 Materials의 rho(pA,T), cs(T)를 변경하여서 사용할수도 있다.

이와 같이 Physics를 사용하는 기초적인 방법을 알아보았다.

만약 심화적으로 Equation에 있는 다른 변수들이 어디에서 온 값들인지 사용은 어떻게 하는지 알아보는 방법이 궁금할 경우 다음의 게시물을 참고해보시기 바란다.

Ex1_Physics2 - 작성예정 -

Comsol에선 다양한 Multiphysics를 지원하는 만큼 Library에 상당히 많은 Materials가 등록되어 있다.

Ex1_Geometry에서 사용한 형상을 이용하여 Materials를 정의해보자.

우선 Add Material from Library를 누르면 다음과 같은 목록이 뜬다.

해당 트리들을 펼칠 경우 Air, Hydrogen, Oxygen, Steam, Water 부터 Casting, Nickel Steel 등 수많은 물성치를 찾을 수 있다. 여기서 Air를 이용한 음향해석을 진행하기 위해 Air를 불러오도록 해준다.

모든 Domain에 대해 Air의 물성치들이 정해진 것을 볼 수 있다. 계산에 사용되는 데이터들이 좌측의 초록색 체크표시로 되어있는 것을 확인할 수 있다. 변수들이 Variable 밑으로 적혀있는 것을 확인할 수 있다. 값들이 Value 밑에 나와있으며 Comsol에서 지원하는 함수들을 이용하여 정해져 있는 것을 볼 수 있다.

만약 실험에서 측정한 물성치를 이용하여야 할 경우 Comsol의 Library에 없는 Material을 사용해야 할 때가 있을 수 있다. 그럴 경우 Materials메뉴에서 Blank Material을 클릭하여 사용자 정의된 Materlal을 생성할 수 있다.

이름과 같이 Value가 공백인 것을 확인할 수 있다. 이전의 Air는 Library에서 Density와 Speed of sound가 정해져 있었기에 초록색 체크표시가 되어있었지만 Blank Material을 이용할 경우 빨간색으로 Stop이라 되어있는 것을 확인할 수 있다. 이는 현재 선택한 Physics(Pressure Acoustics)에서 Equation에 필요한 물성치가 없을 경우 표시가 뜬다. 만약 실험데이터가 변수에 따른 구간으로 갖고있을 경우 Value에 함수들을 이용하여 지정해 줄 수 있다. 하지만 Steady상태의 물성치와 그에 따른 해석결과가 필요할 경우 Value에 상수값을 적어줘도 무관하다.

참고 페이지

Ex1_Geometry

Ex1_Physics - 작성 예정 -

Ex1_Mesh - 작성 예정 -

함수의 사용에 대해서는 아래의 페이지에서 알아보도록 하자.

- 작성 예정 -

Comsol은 다양한 캐드 프로그램들과 호환된다. Solidworks, Ansys, Catia, AutoCAD 등 수많은 캐드 프로그램들을 아래의 확장자명으로 저장이 가능하다면 Comsol의 Import 기능을 이용하여 Geometry Data를 불러올 수 있다.

간단한 해석을 위해 지름 D = 0.02m 길이 L = 0.5m의 형상을 Solidworks로 만들어 Parasolid File(x_t)로 저장했다.

Comsol에서도 Geometry를 만들 수 있다. 하지만 전용 CAD프로그램에 비해 조작이 다소 불편할 수 있다. 따라서 외부에서 형상을 만들고 불러오는 것이 훨씬 유용할 수 있다.

Import 할 대상을 Browse로 탐색하고 Import 혹은 상단의 Build를 눌러주면 아래와 같이 확인할 수 있다.

만약 다른 CAD툴이 없다면 상단의 Geometry메뉴 혹은 좌측의 모델빌더의 Geometry를 우클릭하여 Comsol 내에서 간단한 CAD작업을 할 수 있다.

참고 페이지

Ex1_Materials

Ex1_Physics - 작성 예정 -

Ex1_Mesh - 작성 예정 -