입자 유체역학 소프트웨어 Barracuda 온라인 강의 무료 공유
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이 게시글은 마지막으로 B0SS가 2016-7-16 12:06에 수정했습니다. Barracuda는 미국의 CPFD Software, LLC가 자체적으로 개발한 CPFD 특허 기술을 활용하여, 산업 규모의 유체-입자 시스템의 동역학 및 화학 반응을 전문적으로 시뮬레이션할 수 있는 상용 소프트웨어 패키지입니다.바라쿠다 소프트웨어는 화학, 석유화학, 에너지, 야금 등의 산업 분야에서 요구되는 유동화 관련 연구 요구사항과 완벽하게 부합하여, 이러한 분야에서의 유동화 장치 시뮬레이션 분야에서 선도적인 위치를 차지하고 있습니다.수많은 **연구기관과 세계 500대 기업들이 유동화 장비 설계와 공정 최적화를 위해 이를 사용하고 있습니다. 기체-고체 2상 유동은 석유화학, 에너지, 야금 등의 산업에서 매우 흔하게 나타나며, 유동층 반응기(가스화로, FCC 재생 반응기 등), 사이클론 분리기, 순환유동층 보일러(CFB) 등이 그 예입니다. 이러한 장치들에 대한 빠르고 정확한 시뮬레이션 계산은 최적화 설계나 고장 진단 등에 매우 중요합니다. 바라쿠다는 기체와 고체의 이상태 흐름, 특히 유동화 상태의 흐름을 전문적으로 시뮬레이션하는 도구입니다. 이 도구를 사용하면 유동화 장치 내의 입자 분포, 온도장(화학 반응), 속도장 등과 같은 정보를 모델링할 수 있으며, 벽면 마모 등도 계산할 수 있습니다.간략한 소개: Barracuda 엔지니어링 소프트웨어 패키지는 Barracuda를 연구하는 데 특화된 도구입니다.
장점: Barracuda 소프트웨어는 화학 및 석유화학 분야에서 유용하게 활용됩니다.
목차: 1. 간략한 소개 2. 연구 대상 3. 장점 4. 적용 분야 5. 현황
간략한 소개: Barracuda를 사용하면 고객들은 신뢰할 수 있는 엔지니어링 설계를 할 수 있습니다. 우리의 자신감은 Barracuda의 과학적 근거에 기반을 두고 있습니다. 진짜 편대고와 마찬가지로, Barracuda 소프트웨어는 빠르게 계산하며 강력한 기능을 자랑합니다.이것은 너무나 독특해서, 이와 유사한 엔지니어링 소프트웨어를 찾을 수 없습니다! Barracuda는 복잡한 유체/입자/열/화학 반응 현상을 시뮬레이션하는 데 매우 강력한 기능을 가지고 있습니다;계산 속도가 빠르어, 설계 기간 내에 의미 있는 준정상 상태의 특성을 도출할 수 있으며, 이를 통해 다양한 설계안들 사이에서 신속하게 선택을 내릴 수 있습니다. 연구 대상으로서의 Barracuda의 핵심 연구 대상은, 다양한 산업 분야에 침투해 있는 구체화된 유동화 기술입니다. 소위 ‘유동화’라는 것은 문자 그대로 보면 매우 의미심장한 명칭인데, 이는 ‘비유체’인 고체 입자들을 마치 유체가 흐르는 것과 같은 상태로 만드는 기술을 의미합니다.이렇게 하는 목적은 처리 입자를 강화하는 것으로, 예를 들어 물질의 혼입, 열교환, 혼합, 화학 반응 등과 같은 과정을 달성하기 위함입니다.농업 생산에서의 탈곡(바람이나 기류를 이용해 곡물에서 겨를 제거하는 것)이나 강에서의 모래 제거 및 금 채취 등도 유동화 기술의 초기 형태로 볼 수 있다.공정화 기술의 산업적 응용으로는 가장 먼저 1926년 독일에서 산업화된 가스화 빙켈러 로가 꼽힌다. Barracuda 소프트웨어는 화학, 석유화학, 에너지, 야금 등의 산업 분야에서 요구되는 유동화 시뮬레이션 기능을 완벽하게 충족합니다. 이는 당사 소프트웨어가 다음과 같은 세 가지 강점을 가지고 있기 때문입니다. 이러한 강점들 덕분에 Barracuda는 화학, 석유화학, 에너지, 야금 산업 분야에서의 유동화 장치 시뮬레이션 분야에서 선도적인 위치를 차지하고 있습니다. ⒈ 입자 흐름의 기본 메커니즘을 정확하게 모사하기 가장 기본적인 수준에서, Barracuda는 입자 흐름의 메커니즘을 올바르게 파악할 수 있습니다.고정 격자를 사용하는 오일러 방법으로 기상과 액상을 시뮬레이션하며, 이는 전통적인 CFD 방법과 동일합니다;그리고 입자형 고체는 라그랑주(메시 없음) 방법을 이용해 다수의 이산체로 모사한다.바라쿠다는 입자 크기 분포(PSD)로 인해 발생하는 모든 중요한 메커니즘을 포착할 수도 있습니다.사용자는 원하는 입자 크기 분포를 지정할 수 있으며, 석탄과 모래와 같이 제한 없이 다수의 성분을 정의할 수 있습니다.기타 기전으로는 완전히 결합된 유체-입자 인력, 실제적인 벽면 충격과 반사, 입자 고체와 관련된 화학 반응, 가스화로 인한 입자 크기의 축소가 있습니다. ⒉ 유동화 실험 데이터를 통한 검증: 당사 소프트웨어의 정확성과 신뢰성을 검증하고, 대규모 실험 시스템에서 나타나는 복잡한 유동화 특성을 파악하기 위해, Barracuda는 입자 고체 연구 회사(PSRI)의 정회원으로서 PSRI의 실험 데이터를 활용할 수 있습니다.PSRI도 Barracuda의 사용자로, Barracuda를 사용하여 실험을 설계합니다.우리는 공개된 문헌 자료를 활용하여 다수의 검증 연구를 수행했으며, 우리의 소프트웨어도 사용자가 제공한 데이터를 통해 검증을 거쳤습니다. 우리는 Barracuda가 최고의 유동 시뮬레이션 도구라고 확신합니다. ⒊ 빠른 계산 — 수치 계산의 병목 현상 극복 공장이 정확하고 효율적인 설계 및 공정 최적화 결정을 내릴 수 있도록 하기 위해서는, 유동화 장치의 시뮬레이션에는 다음 네 가지 조건이 반드시 필요합니다: ⑴ 완전한 3차원 시뮬레이션; ⑵시뮬레이션된 입자의 크기 범위는 넓고, 그 수도 많습니다.입자의 최소 크기는 0.2마이크로미터에 이를 수 있으며, 최대 크기는 유체 메시의 크기에 따라 달라집니다.일반적으로 Barracuda의 시뮬레이션에 사용되는 입자의 크기는 1마이크로미터에서 5밀리미터 사이이며, 시뮬레이션되는 입자의 수는 10^16개에 달할 수 있습니다. 또한, 입자들의 총 질량은 수백 톤에 이를 수 있습니다; ⑶계산 속도는 설계의 반복적인 반복 작업에 부합해야 하며, 신뢰할 수 있는 준정상 상태 특성을 빠르게 얻을 수 있어야 합니다;일반적으로 실험실 규모의 문제의 경우, 계산은 수분에서 수시간 내에 완료될 수 있으며, 산업 규모의 대규모 문제의 경우에는 일반적으로 수시간에서 수일이 소요됩니다; ⑷파라미터화와 다양한 설계를 신속하게 비교할 수 있는 능력이 반드시 포함되어야 합니다.최적화된 디자인을 확보할 수 있도록 합니다. 바라쿠다는 당사의 독자적인 수치 기술인 CPFD(계산 입자 유체역학) 덕분에 위의 네 가지 조건을 동시에 충족할 수 있습니다.CPFD 수치 방법은 회사의 창립자 중 한 명인 데일 박사에 의해 ‘계산물리학 저널(Journal of Computational Physics)’과 기타 업계에서 인정받는 학술지에 발표되었습니다. 분야 적용 편집 1. 화학 산업 분야 화학 산업은 지식과 자본이 집중된 산업입니다.화학공업 생산은 생산 기술이 복잡하고, 원자재를 종합적으로 활용해야 하며, 생산 과정에서 엄격한 비례성과 연속성이 요구되고, 에너지 소비가 많다는 특징을 가진다.유동화 장치는 화학 생산 과정에서 가장 널리 사용되는 핵심 장비입니다. 수많은 공학적 응용 사례들이 Barracuda가 대형 심층 반응기(직경 10미터 이상)에서의 촉매 화학 반응을 포함하여, 이러한 장치 내의 복잡한 3차원 순간 유동 현상을 이해하는 데 도움을 줄 수 있음을 보여줍니다.반응기 유형에는 아크릴로니트릴, 이산화티타늄, 폴리에틸렌이 포함됩니다. 2. 석유화학 산업 분야 석유화학이란 화학 산업에서 석유나 천연가스를 원료로 화학제품을 생산하는 분야를 말하며, 가장 중요한 석유화학 생산 공정 중 하나는 유동촉매화 및 분해입니다.순환 유동층과 관련된 두 가지 핵심 부품인 반응기와 재생기는 모두 이 공정에 관여합니다. 3. 에너지·전력 분야에서 순환 유동층 연소기는 NOx 배출이 적고 연료 선택의 폭이 넓다는 장점이 있으며, 용광석을 활용하여 그중 98%의 황을 포집할 수 있는데, 이는 연소실 내 유동층을 활용하기 때문입니다.많은 고객들이 Barracuda를 활용하여 연료-공기 체류 시간, 고체 순환, 베드 운반 속도, 그리고 국부적 침식과 같은 복잡한 로의 특성들을 성공적으로 이해해 왔습니다.마찬가지로 순환유동층 장치의 대형 소용돌이 분리기도 최적화하여, 회로 밀봉의 역전 특성을 완화할 수 있다. 석탄과 기타 바이오연료의 가스화 과정에서 생성되는 합성가스인 CO와 H2는 연료로 사용될 수 있으며, 화학공장의 원료로도 활용될 수 있다. 미국 국방부 산하 에너지기술연구소에서는 Barracuda 연구용 가스화로를 이용해 복잡한 기체-고체 유동 현상을 연구했다. 또한 그들은 Barracuda를 이용해 코크의 정지층 높이가 30m가 넘는 대형 심층 가스화로를 모델링하기도 했다.TRI사는 생물학적 열-화학 변환 설계에 Barracuda를 활용하며, 모래를 열 전달 매개체로 사용합니다. 바라쿠다 화학 반응의 산물 생성은 고체 입자의 소모와 정확하게 일치하며, 이 화학 반응은 입자 크기가 자동으로 줄어들게 합니다. 입자 크기가 작아지면 유동화 및 세척 속도에 영향을 미칩니다. 4. 야금 산업 분야에서는 많은 가치 있는 광석들이 처음 채굴된 후에 추가적인 가공을 거쳐야 합니다.여기에는 페인트에서 백색료로 사용되는 이산화티타늄, 또는 전략적 자원 금속인 티타늄의 추출이 포함됩니다;이산화 지르코늄은 핵연료봉의 피복층에 사용됩니다.거의 모든 광석 처리는 다양한 기체-고체 및 액체-고체 유동 과정과 관련이 있습니다.다음은 광석 처리와 관련된 유체-입자 결합 시뮬레이션의 예시로, Barracuda는 이러한 분야에 성공적으로 적용되어 왔습니다. 5. 기타 광석 처리 분야: Barracuda는 광석 처리와 관련된 장비 및 공정 설계를 지원하는 데 사용될 수 있습니다.전형적인 응용 분야에는 소성, 건조, 가열 처리, 산화철 함량 감소, 중력 분리, 그리고 다양한 공급 및 운반 파이프가 포함됩니다. 화학산업은 지식과 자본 집약형 산업에 속합니다.화학공업 생산은 생산 기술이 복잡하고, 원자재를 종합적으로 활용해야 하며, 생산 과정에서 엄격한 비례성과 연속성이 요구되고, 에너지 소비가 많다는 특징을 가진다.유동화 장치는 화학 생산 과정에서 가장 널리 사용되는 핵심 장비입니다. 수많은 공학적 응용 사례들이 Barracuda가 대형 심층 반응기(직경 10미터 이상)에서의 촉매 화학 반응을 포함하여, 이러한 장치 내의 복잡한 3차원 순간 유동 현상을 이해하는 데 도움을 줄 수 있음을 보여줍니다.반응기 유형에는 아크릴로니트릴, 이산화티타늄, 폴리에틸렌이 포함됩니다. 응용 현황 편집: Barracuda는 해외에서 이미 화학, 석유, 야금, 전력, 에너지 등의 산업 분야에서 소성, 건조, 흡착, 기화, 촉매 반응 및 촉매 kracking과 같은 공정에 널리 사용되고 있습니다.산업 분야에서의 일반적인 응용 예로는: 화력발전소에 사용되는 유동층 보일러, 석유 정제 공정의 FCC 반응기/재생 장치, 무기화학 및 야금 산업에서의 건조/소성로, 철강·야금 산업, 시멘트 제조, 다결정 실리콘 제조 등이 있습니다.바라쿠다는 2010년에 하이키 테크놀로지스에 의해 국내에 도입된 이후, 다상유동 시뮬레이션 분야의 연구를 수행하는 대학과 기업들로부터 큰 관심을 받아왔습니다.이전에는 대부분의 연구자들이 Fluent와 같은 일반적인 CFD 소프트웨어를 사용하여 입자 흐름을 시뮬레이션해 왔습니다. 하지만 입자에 관한 정보가 부족하고, 제약 조건이 많으며, 계산 결과의 정확도가 낮고, 계산 속도와 안정성에도 문제가 있었습니다. 반면, Barracuda의 독특한 기술적 장점은 입자 다상 유동 시뮬레이션에서 전통적인 CFD 소프트웨어가 가진 한계를 보완할 수 있습니다.