무료 유체역학 시뮬레이션 (CFD) 프로그램 Gerris!

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무료 유체역학 시뮬레이션 (CFD) 프로그램인 Gerris를 소개하고자 한다.

- http://gfs.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page -

이 프로그램은 Universite Pierre et Marie Curie에서 일하고 있는
Stephane Popinet이라는 사람에 의해서 개발이 되었다.

다른 Fluent같은 괜찮은 상용 유체역학 시뮬레이션 프로그램이 있지만, 일단 좀 비싸다.

Gerris는 무료 프로그램이지만 상당히 괜찮은 performance를 보여주는데, 

내 생각에는 서로 다른 액체들의 mixing, 표면장력 현상 등에 특히 유용한 것 같다. 

그리고 또다른 유명한 무료 CFD프로그램인 오픈폼(OpenFOAM)에 비해서는
사용방법이 훨씬 쉬운 것같다.

물론, 다른 기본적인 pipe flow시뮬레이션도 잘 되기는 한다.


Gerris로 무얼 할 수 있는지를 보고자 한다면, 링크에서 시뮬레이션 한 예들을 살펴보자. 

또한, Gerris를 이용해서 논문을 쓴 리스트들도 홈페이지에 소개하고 있는데 참고하자.

[배 주변에 생기는 물의 흐름 시뮬레이션, 링크를 따라가면 동영상도 볼 수 있다]

그리고, Linux기반이기에 윈도우 사용자들은 Ubuntu를 설치한 후, Gerris를 설치하여야 한다.
(설치법은 링크를 참고하자)

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내가 Gerris를 써보면서 느낀 점은, 꽤 괜찮다.

물론, Gerris의 최대 단점은 Linux기반의 프로그램이라는 것과 GUI가 없다는 것이다 .
Fluent처럼 그래픽 환경에서 작업하는 것이 아니라, 코딩을 해야한다는 것이다.

물론 결과물은 아래와 같이  사진이나  동영상으로 결과물을 얻을 수 있다.

GUI기반이 아니라 다소 불편한 점이 있지만,
조금만 프로그램에 익숙해지면 생각보다 사용법이 꽤나 쉽고, 코딩도 짧고, 단순하다.

코딩이 단순하다는 것은 초보유저가 쉽게 몇몇 파라미터만 바꿔서 시뮬레이션할 수 있게 

Stephane Popinet이라는 사람이 코딩을 잘 짜놨다.

Mesh짜는 것도 간단하고, 코딩도 굉장히 짧다.

예를 들어, 위와 같이 원기둥 주변에 나타나는 유체현상을 시뮬레이션하는 경우
아래의 짧은 코드만을 작성해줌으로 실행이 가능하다.
아래의 코드를 잘 이해하고 싶다면, 튜토리얼을 참고하자.

Gerris는 더 복잡한 시뮬레이션이더라도 코딩 길이가 크게 늘어나지 않는다.

?

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Define CylinderRadius 0.0625 Define FinalTime 7.0 Define InletSpeed 1.0    2 1 GfsSimulation GfsBox GfsGEdge {} {      Time { end = FinalTime }      Refine 6      Solid (x*x + y*y - CylinderRadius*CylinderRadius)      Init {} { U = 1 }      AdaptVorticity { istep = 1 } { maxlevel = 8 cmax = 1e-2 }      SourceViscosity 0.78125   PhysicalParams { alpha = 1e-3 }      OutputTime { istep = 10 } stderr      OutputPPM { istep = 2 } { ppm2mpeg > vort.mpg } {     min = -10 max = 10 v = Vorticity }        OutputSolidForce { istep = 1 } forces.dat   OutputSimulation { istep = 100 } Output-%ld.gfs   OutputSimulation { istep = 100 } Output-%ld.txt { format = text } }    GfsBox { left = Boundary {BcDirichlet U InletSpeed}} GfsBox { right = BoundaryOutflow } 1 2 right

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그리고 컴퓨터를 병렬연결하여 시뮬레이션 속도를 높이는 것도 가능하다. 

[Gerris는 adaptive mesh refinement기술을 사용해 유동변화가 심한 곳에 프로그램이 알아서 많은 mesh를 형성하여 준다.

이것도 나중에 소개하겠지만, 코딩 한 줄이면 된다. ]

- http://gfs.sourceforge.net/tutorial/tutorial/node13.html -

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이 Gerris를 설치하는 방법과 사용 방법에 대한 기본적인 튜토리얼을
본 블로그에 설명해놓았으니 참고하자.

기타 Tutorial을 보고자 한다면, 아래의 링크를 보면 도움이 될 것이다.

http://gfs.sourceforge.net/wiki/index.php/Basic_Tutorial
[쉬운 버젼]

http://gfs.sourceforge.net/tutorial/tutorial/tutorial1.html
[더 전반적인 설명이 있는 버젼]

http://hmf.enseeiht.fr/travaux/projnum/book/export/html/907
[다른 홈페이지에서 가져왔는데, 여기 설명이 초보자에게 꽤나 괜찮은 것 같다]