SIMULIA · POWERFLOW
실도로 바람 조건 기반
자동차 공력 해석 솔루션
자동차 공력 성능은 연비와 직결되는 핵심 요소입니다. 하지만 실제 도로 환경은 풍동 실험과는 전혀 다른 조건을 가집니다.
SIMULIA PowerFLOW는 이러한 차이를 해결하는 실도로 기반 공력 해석 솔루션입니다.
왜 실도로 바람 조건이 중요한가?
기존 풍동 실험은 이상적인 바람 조건을 기반으로 합니다.
그림 1. Left : No Wind, Turbulence Intensity 0% (Cd=0.355) | Right : Realistic wind from traffic, Turbulence Intensity 9% (Cd=0.367)
✕ 돌풍(Gust) 반영 어려움
✕ 횡풍(Crosswind) 재현 한계
✕ 차량 간 간섭 난류 표현 부족
실제 도로에서는 완전히 다른 결과가 나타날 수 있습니다.
✓ 난류 증가 → 항력 증가
✓ 공력 개선안 효과 감소 가능
→ 따라서 실도로 조건 기반 공력 해석이 필수입니다.
난류(Turbulence) 특성 정의 방법
실도로 바람 조건은 다음 두 가지 요소로 정의됩니다.
01
난류 강도 (Turbulence Intensity)
난류 강도는 속도 변동의 크기를 의미합니다.
✓ 기준 속도 대비 변동 비율
✓ % 단위로 표현
난류 강도가 높을수록 → 공력 성능 변화가 커집니다.
02
난류 길이 스케일 (Turbulence Length Scale)
난류의 공간적 크기를 의미합니다. PowerFLOW에서는 Time Autocorrelation 방법을 사용합니다.
✓ 산업 표준 방식
✓ 속도 변동의 자기 상관 기반
※ 결과적으로 실제 도로와 유사한 난류 모델 구현이 가능합니다.
그림 2. Autocorrelation of the Velocity Fluctuation Versus Lag Time
PowerFLOW 실도로 바람 조건 설정 방법
실제 해석에서는 다음과 같은 절차로 설정합니다.
그림 3. Inlet 조건 설정
01 Inlet 조건 설정
▸ Inlet 선택
▸ Pressure and Transient Velocity from Upstream Turbulence 적용
02 난류 생성기 설정
▸ Open Turbulence Generator 선택
03 난류 조건 입력
그림 4. Turbulence Generator 설정
✓ 실험 데이터 파일 입력 가능
✓ 직접 난류 길이 스케일 설정 가능
✓ 다양한 실도로 조건 재현 가능
공력 해석 결과 — 난류가 미치는 영향
실도로 난류 조건을 적용한 결과는 매우 흥미롭습니다.
그림 5. Top : Baseline SUV | Bottom left : Notchback | Bottom right : Squareback
Upstream
Turbulence |
Turbulence Intensity |
Turbulence Length Scale |
|---|
| Tix (%) |
Tiy (%) |
Tiz (%) |
TLx (m) |
TLy (m) |
TLz (m) |
|---|
| No wind |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Light Wind |
8 |
8 |
1.088 |
4.6 |
4.6 |
3.542 |
| Strong Wind |
16 |
16 |
2.176 |
— |
— |
— |
그림 6. Left : Chart showing the differences in the drag coefficients | Right : Static pressure distribution
✓ 난류 강도 증가 → 항력계수(Cd) 증가
✓ 모든 차량 형상에서 동일한 경향 발생
다만 특정 형상(Notchback)의 경우 ○ 양력 계수 변화가 비선형적으로 발생합니다.
※ 즉, 난류 조건에 따라 설계 결과가 달라질 수 있음을 의미합니다.
PowerFLOW의 핵심 가치
SIMULIA PowerFLOW는 단순 해석을 넘어 실제 환경을 반영한 공력 성능 평가를 가능하게 합니다.
✓ 실도로 난류 조건 재현
✓ 다양한 시나리오 해석 가능
✓ 설계 최적화 정확도 향상
✓ 연비 개선 전략 수립 가능
PowerFLOW는 차세대 공력 해석의 핵심 도구입니다.
자동차 공력 해석은 이제 단순 풍동 실험만으로는 부족합니다. 실제 도로 환경을 반영한 난류 기반 해석이 경쟁력을 좌우합니다.
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