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제목 TAITherm & GT-SUITE, Part 2 등록일 2016.11.17 10:42
글쓴이 (주)써모 조회 168

TAITherm & GT-SUITE, Part 2: 2012년형 Volvo S60 모델 검증



Part 1 에서는 TAITherm 이 목표가 되는 시스템 레벨 차량에 대해서 열 시뮬레이션을 위해 GT-SUITE 과 어떻게 통합이 되는지 설명했습니다. HVAC 시스템 설계 및 캐빈 기후 쾌적성은 업계 선두의 두 가지 코드의 첫 번째 통합에 중점을 둡니다. 본 게시물을 보기전에 Part 1 게시물을 먼저 보시기 바랍니다.


2-1.png시물은 TAITherm 과 GT-SUITE 을 통합하는 것의 정확성과 가치에 대한 중요한 질문에 답을 얻을 수 있습니다. 또한 접근방법의 검증 및 사용되는 방법에 대한 개요를 보여줍니다. 이 게시물을 짧게 정리한다면, GT-SUITE 과 TAITherm 을 통합하여 도출된 결과와 기후 제어 풍동에서 Hot Pull-Down Drive 테스트를 수행한 세단의 표면 온도 측정값이 잘 일치한다는 것입니다. 계속해서 이어질 내용은 세부 항목들에 대한 내용입니다.



2-2.jpg차량 실내 열 쾌적성을 평가하고 전형적인 세단의 반응을 시뮬레이션 하기위해 ThermoAnalytics 와 Gamma Technologies 는 2012년형 Volvo S60 모델의 Hot Pull-Down 에 대한 Transient Thermocouple 및 경계 조건 데이터를 액세스 하였습니다 (그림1, S60 모델 내부 사진). 이 데이터 세트에는 외부 경계조건과 내부 공기흐름 및 온도 측정 데이터가 포함됩니다. 그림 2는 차량 속도 VS 시간의 그래프이며, 이는 Hot Soak 해석에 대한 일반적인 접근법입니다.


2-3.jpg 테스트에서 나오는 수치 값들은 공개할 수 없습니다. 본 게시물은 이러한 사실을 반영하여 정확성을 평가하였습니다. 포괄적인 분석이 2016년 6월 독일 포츠담 에서 열린 HdT 컨퍼런스에서 수행되어 발표되었습니다. 관련 자료는 여기 를 클릭하시면 다운로드할 수 있습니다.


이 접근법의 진행 과정을 간략히 요약한다면, GT-SUITE 이 자동차 내부의 거친 입방 격자를 자동으로 생성하고 3D 흐름과 A/C 루프 및 복잡한 엔진 모델과 같은 상호작용 시스템을 모두 처리합니다. 그림 3은 자동차의 단일 시뮬레이션에서 1D 및 3D 분석을 통합한 GT-SUITE 모델의 예를 보여줍니다.


2-4.jpgTAITherm 은 Solid Objects 간의 전도 및 표면 복사 열 전달을 계산하고, 태양효과 및 투명 유리를 포함한 환경에 대한 경계 로드를 처리합니다. 측정된 케이스의 Solar Load 는 고정식 태양광 램프이지만 TAITherm 은 더 복잡한 이동하는 태양에 대해서도 모델링할 수 있습니다. 두 코드는 TAITherm 에 전달된 GT-SUITE 의 대류 값을 사용하여 '표면 - 유체'의 인터페이스에서 데이터를 교환합니다. 그림 4에서는 차량 내부에 해당 매핑된 값의 분포를 볼 수 있습니다.



S2-5.jpg60 모델은 승객 쪽에 여분의 벤트가 있는데, 이러한 비대칭은 차량 중앙 근처의 조수석 앞쪽에 충돌하면서 대류 값 분포에 영향을 줍니다. GT-SUITE 에 의해 전달된 대류 계수에 대한 스케일을 적절하게 조정하기위해 단일 교정이 이루어졌습니다. 그림 5는 입체적으로 이산화된 내부 Volume 과 이와 관련된 TAITherm Surface Mesh 를 보여줍니다.


42-6.jpg개의 공기 유입구와 배출구가 그림 6에 도시되어 있습니다. 이 흐름의 분포는 내부 흐름과 캐빈내 공기 온도 분포를 계산하기위해 GT-SUITE 에 의해 부여 되었습니다. 유체 온도의 Breath-Level 단면이 그림 7에 표시되어 있으며, 거친 입방 격자가 관련 유체 온도 분포를 포착할 수 있음을 보여줍니다.



아래2-7.jpg의 그래프에서 빨간색 선은 앞 좌석, 운전석 도어, 앞 유리, 뒤쪽 발 공간을 포함한 세단에서의 측정된 표면 온도 데이터입니다. 이 측정 위치는 Pull-Down 프로세스에 대한 분배의 대표적인 "picture" 를 제공합니다.


Thermocouple Mount Points 의 정확한 위치가 알려지지 않았으므로 비교 시뮬레이션 노드는 일반적인 업계 표준을 기반으로 한 최상의 추측입니다. 운전석 도어에 대해서 이러한 불확실성은 상당한 영향을 미치므로 본 시뮬레이션의 그래프에서는 도어와 뒤쪽의 전면에 가까운 온도에 대한 플롯을 포함합니다. 이 두 플롯이 측정된 위치와 동일한 열 질량을 지닌 표면에 장착된 것으로 보이지는 않지만, 측정된 솔루션을 "Bound" 합니다.


2-8.jpg
캐빈 기후 쾌적성 해석에 대한 관심이 있다면, 내부의 표면 온도가 모두 특성적인 Pull-Down 곡선을 따르는 것을 발견할 수 있을 것입니다. 그 중 외부 윈드실드 온도는 테스트의 처음 2/3 를 통해서만 대류 작용을 합니다. 그리고 최종 1/3 에서 차량 속도가 0으로 돌아오면 정상적으로 지수 하락이 시작됩니다.


이 플롯들은 집합적으로 매우 좋게 일치하는 것으로 보이기 때문에, TAITherm & GT-SUITE 의 통합은 좋은 정확도와 빠른 계산 시간을 생각한다면 매우 가치 있고 중요하다고 생각합니다. 따라서 자동차 제조업체는 TAITherm 과 함께 GT-SUITE 소프트웨어를 사용하여 개발 초기에 반복 설계를 늘림으로써 시장 출시 기간을 단축할 수 있기를 기대합니다.


그렇다면 차후 TAITherm 과 GT-SUITE 간의 Application 통합은 무엇일까요? HVAC 시스템 설계를 업계 최고의 Human Thermal 기술을 포함하도록 확장하는 것 외에도 다음 Application은 Underbody Transient Thermal Analysis 입니다. 아울러 계산적으로 까다로운 시뮬레이션을 차량 전체 형상과 결합된 통합 1D 시스템으로 어떻게 처리하는지, 또한 이전 보다 빠른 속도로 계산할 수 있는지를 지켜봐 주시기 바랍니다.


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