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보고서 상세정보

건축기계설비설계용 실내 환경평가 소프트웨어 개발
Development of indoor environment evaluation software for building mechanical system design

  • 사업명

    건설핵심기술연구개발사업

  • 과제명

    건축기계설비설계용 실내환경평가 소프트웨어개발

  • 주관연구기관

    국민대학교
    KookMin University

  • 연구책임자

    한화택

  • 참여연구자

    조석효   정영균   신철용   김현미  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2007-11

  • 과제시작년도

    2006

  • 주관부처

    건설교통부

  • 사업 관리 기관

    한국건설교통기술평가원
    Korea Insitute of Construction & Transportation Technology Evaluation and Planning

  • 등록번호

    TRKO200800000710

  • 과제고유번호

    1500001046

  • DB 구축일자

    2015-01-08

  • 초록 


    The tasks for the first year of the project are the development of the pre-processor and main solver derivation of boundary condi...

    The tasks for the first year of the project are the development of the pre-processor and main solver derivation of boundary conditions, the calculation conditions such as size and location for objects, the function generation for grid system, and the application of view function for configurations. It has been focused to develop a pre-processor and a main solver. The program has been coded and developed so as to be in a generalized form applicable to various system configurations. The simulation results need to be validated in comparison with commercial CFD programs.
    The tests for the second year


    1. 총괄
    1) 1차년도: 경계조건 입력창 구성 (I단계)
    o freeshop과 연동된 경계조건입력창
    o 경계조건 입력변수 선정
    o 경계조건 입력 형상구현
    o 격자계 구현
    o view기능 구현
    ...

    1. 총괄
    1) 1차년도: 경계조건 입력창 구성 (I단계)
    o freeshop과 연동된 경계조건입력창
    o 경계조건 입력변수 선정
    o 경계조건 입력 형상구현
    o 격자계 구현
    o view기능 구현
    - freeshop과 연동하여 입력창에 경계조건 계산영역 형상을 생성시킨다.
    - 경계조건입력변수를 경계조건변수를 3차 원속도성분(u, v, w), 온도, 농도 및 난류 에너지, 난류소산율에너지방정식으로 구분하여 선택 창을 구성하였다.
    - 경계조건 형상은 급/배기구, 블록, 벽체로 구분하고 형상이 구성되면 격자계를 구성하는 region이 자동으로 구성되도록 격자계 구성하였다.
    - 3차원입체형상을 관찰하게 수월하도록 회전/줌/확대 기능을 적용하였다.
    2) 2차년도: 주프로그램 알고리즘개발 (II단계)
    o 경계조건과 주프로그램 interface일반화
    o Navier stokes알고리즘 일반화 및 프로그램 개발
    o SIMPLER알고리즘으로 압력방정식 일반화 및 프로그램 개발
    o 난류에너지방정식, 난류에너지 소산율방정식을 High Reynolds수와 Low Reynolds수로 구분하여 일반화 및 프로그램 개발
    - 본 연구에서 구성된 경계조건 창에서 입력된 자료를 주 프로그램에서 자동인식하도록 변환하도록 일반화알고리즘을 개발하고 프로그램을 구성하였다.
    - Patankar에 의해 고안된 일반화식을 활용하여 일반화 알고리즘 개발한 후, 프로그램을 작성하여 계산오차를 검증하였다.
    - 압력방정식을 SIMPLER알고리즘으로 구성하여 일반화하고 출구조건의 위치를 자동 인식하여 계산을 수행하도록 일반화프로그램을 작성하였다.
    - 난류방정식을 High/Low Reynolds수 두가지로 구분하여 선택하도록 프로그램을 구성하였으며 난류방정식을 일반화하고 경계조건을 자동 인식하여 계산이 수행되도록 일반화프로그램 작성하였다.
    3) 2차년도: 계산과정 점검창 구성
    o 계산과정을 쉽게 점검할 수 있는 GUI환경의 출력창 구성
    - 반복 계산과정에서 수렴성, 청정도 및 열량변화를 쉽게 평가 할 수 있는 계산결과 점검창을 GUI환경으로 구성하였다.
    4) 2차년도 : 계산결과 출력창 구성
    o 계산결과 출력을 위한 후처리기 개발
    - 계산결과를 변수별로 contour 혹은 vector로 2차원 단면에 대해, 표현할 수 있는 기능을 부여하였다.
    - 계산결과를 3차원 벡터자료를 이용하여 입자유동으로 3차원적으로 표현할 수 있는 particle trajectory기능을 구현하였다.
    - 3차원으로 저장된 계산결과를 면 혹은 선단위 data로 쉽게 data파일로 저장하는 기능을 구현하여 excel에서 간단히 graph로 표현하는 기능을 구현하였다.
    2. 2차년도 연구내용 및 추진방법(2006. 7 $ \sim$ 2007. 7)
    ${\square}$ 경계조건 입력창(전처리기) 및 주프로그램 디버깅
    1차년도(2005.7-2006.7)에 개발된 전처리기와 주 프로그램의 기능은 다음과 같다.
    ${\bullet}$ 경계조건 변수 도출
    ${\bullet}$ 경계조건 물체(object)의 계산조건 및 크기/위치생성기능
    ${\bullet}$ 격자계(grid system) 생성기능 결정
    ${\bullet}$ 형상 view기능 적용
    ${\bullet}$ 주프로그램 알고리즘 개발
    ${\bullet}$ 주 프로그램 알고리즘의 프로그램
    ${\bullet}$ 계산과정 점검창 구성
    상기와 같이 개발된 전처리기와 주 프로그램의 동작 및 기능 오류를 디버깅하였다. 디버깅과정에 발생된 오류를 개선하였고 개선된 결과를 범용 CFD프로그램인 Phoenics를 사용하여 동일한 조건에 대해 해석한 결과와 비교하였다.
    ${\square}$ 주프로그램 검증실험
    ${\bullet}$ 주프로그램 알고리즘을 정확성을 검증하기 위해, 소형모델을 제작하여 가시화 실험을 수행하였고 실험결과??를 2차원 단면으로 contour 및 vector 등을 표현할 수 있도록 기능을 탑재하였다.
    ${\bullet}$ 3차원 속도벡터자료를 이용하여 유동현상을 입체적으로 표현 할 수 있는 particle trajectory 기능을 구현하였다.
    ${\bullet}$ 3차원 계산결과를 쉽게 excel파일에서 2차원 graph를 표현할 수 있도록 면(surface)단위, 선(line) 단위 계산결과 출력기능을 탑재하였다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지...1
    2. 제출문...2
    3. 요약문...4
    4. SUMMARY...16
    5. 목차...19
    6. 표목차...21
    7. 그림목차...22
    8. 제1장 서론...24
    9. 제1절 연구개발의 필요성...24
    10. 제2절 연구목표...26
    11. 1. 최종 연구...
    1. 표지...1
    2. 제출문...2
    3. 요약문...4
    4. SUMMARY...16
    5. 목차...19
    6. 표목차...21
    7. 그림목차...22
    8. 제1장 서론...24
    9. 제1절 연구개발의 필요성...24
    10. 제2절 연구목표...26
    11. 1. 최종 연구목표...26
    12. 2. 1차년도(2005. 7~2006. 7) 연구목표...26
    13. 3. 2차년도(2005. 7 ~2007. 7) 연구목표...27
    14. 제3절 연구내용...28
    15. 1. 총괄...28
    16. 2. 1차년도 연구내용(2005. 7~2007. 7)...29
    17. 제4절 연구추진체계...31
    18. 제2장 국내 및 국외 관련기술 동향...32
    19. 제1절 국내외 기술동향...32
    20. 제2절 기술동향 분석결론...34
    21. 제3장 연구개발 수행내용 및 결과...35
    22. 제1절 전처리기...35
    23. 1. 저장과 불러오기...38
    24. 2. 도메인...38
    25. 3. 객체...39
    26. 4. 격자...43
    27. 5. 기타기능...44
    28. 제2절 주프로그램...47
    29. 1. 해석변수...47
    30. 2. 계산...50
    31. 제3절 후처리기...52
    32. 1. 결과값의 표현...52
    33. 제4절 주프로그램의 일반화...58
    34. 1. 주프로그램의 구성변수...58
    35. 2. 난류방정식의 일반화...76
    36. 3. 실내환경평가 알고리즘...87
    37. 제5절 개발프로그램의 계산결과검토...91
    38. 1. Airview와 Phoenics의 계산결과 검증...91
    39. 2. 모형실험에 의한 타당성 검증...101
    40. 제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야 기여도...107
    41. 제1절 연구개발목표 및 평가의 착안점...107
    42. 1. 최종목표...107
    43. 2. 연차별 연구목표 및 내용...108
    44. 3. 평가의 착안점...109
    45. 제2절 연구개발 목표의 달성도...110
    46. 1. 연구개발 목표의 달성도...110
    47. 2. 상기평가의 착안점에 따른 달성도에 대한 자체평가...111
    48. 3. 계획대비 수행실적...112
    49. 4. 연구성과...113
    50. 제5장 연구개발결과의 활용계획...114
    51. 제1절 추가연구의 필요성 및 타 연구에의 응용...114
    52. 제2절 연구의 기대효과...114
    53. 1. 기대효과...114
    54. 제3절 활용계획...116
    55. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학 기술정보...117
    56. 제7장 참고문헌...118
  • 참고문헌

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