KR101849170B1 - 유동해석 관리를 위한 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동해석과 관련되는 특정형상이 다른 사용자들과 공유될 수 있도록 하는 시뮬레이션 환경이 조성되도록 함으로써 특정형상을 입력 받는 것만으로도 최적화된 유동해석결과가 신속하고 정확하게 제공될 수 있도록 하는, 새로운 형상 기반 유동해석 분석방안을 실현하는 유동해석 관리를 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

유동해석 관리를 위한 장치 및 그 방법{METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING AERODYNAMIC ANALYSIS}

본 발명은 항공기 날개나 가스터빈 유동해석 관리를 위한 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유동해석과 관련되는 특정형상이 다른 사용자들과 공유될 수 있도록 하는 시뮬레이션 환경이 조성되도록 함으로써 특정형상이 입력되는 것만으로도 최적화된 유동해석결과가 신속하고 정확하게 제공될 수 있도록 하는, 새로운 형상 기반 유동해석 분석방안에 관한 것이다.

시뮬레이션(simulation)은 전산유체역학, 물리, 계산화학, 구조동역학, 전산설계, 계산과학공학 등 여러 분야에서 주어진 입력에 대한 대상 시스템의 수행 결과를 예측하기 위해 널리 사용되는 기술이다.

특히, 대용량 계산과학공학 중 전산열유체에서, 가스터빈의 기저가 되는 익형(Airfoil)에 대한 유동해석 시뮬레이션은, 정밀도와 복잡도 높은 작업을 조건을 변화시켜가면서 여러 번 반복적으로 수행해야 한다. 즉, 유동해석 시뮬레이션의 대부분은 수많은 파라미터 중 일부만 변경되어 반복(iteratively)적으로 수행되는 경우가 많아 장시간(long-running) 소요되는 시간-소모적(time-consuming)인 특성을 보인다.

이처럼 동일한 시뮬레이션의 수행이 불필요하게 중복적으로 수행됨에 따라 자원낭비 및 전반적인 시스템 부하가 발생하게 되는 한계점이 존재하게 된다.

또한, 유동해석을 수행하는 연구자들이 다른 연구자들과 계산작업에 대한 결과를 공유하기 위한 시스템이 전무한 실정이므로, 시뮬레이션을 중복해서 수행하고 있음을 인지하면서 동일한 시뮬레이션 수행을 모든 연구자들이 반복하여 수행할 수 밖에 없어 전반적인 연구 효율성이 감소되는 문제가 있다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 특정형상을 갖는 유동해석과 관련되는 시뮬레이션의 중복 수행이 방지되도록 하는 시뮬레이션 환경 조성을 통해, 특정형상이 입력되는 것만으로도 최적화된 유동해석결과가 신속하고 정확하게 제공될 수 있도록 하는, 새로운 형상 기반 유동해석 분석방안을 제안하고자 한다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 유동해석과 관련되는 특정형상을 기반으로 최적화된 유동해석결과가 제공될 수 있도록 하는, 새로운 형상 기반 유동해석 분석방안을 제안하여, 전반적인 유동해석 서비스의 품질을 향상시키는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유동해석관리장치는, 유동해석을 위한 특정유동관련정보가 수신되면, 상기 특정유동관련정보로부터 특정형상 및 특정유동조건 중 적어도 하나를 확인하는 확인부; 상기 특정형상과 관련된 형상파라미터를 기반으로 적어도 하나의 후보형상을 검출하는 검출부; 및 상기 후보형상의 유동관련정보에, 상기 특정유동조건에 대한 유동해석결과가 존재하는 지의 여부를 확인한 결과를 기반으로 시뮬레이션의 수행여부를 결정하는 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 검출부는, 상기 형상파라미터에 형상 복원과 관련되는 수학적 기법을 적용하여 제1 형상모델을 생성하고, 상기 제1 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하거나, 또는 상기 형상파라미터에 다차원 데이터 마이닝 알고리즘을 적용하여 제2 형상모델을 생성하고, 상기 제2 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하거나, 또는 상기 형상파라미터를 기반으로 이미지 프로세싱을 수행하여 형상이미지를 생성하고, 상기 형상이미지와 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 결정부는, 상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 특정유동조건에 대한 유동해석결과와 동일한 제1 유동해석결과가 확인되는 경우, 상기 시뮬레이션의 수행 없이 기 저장된 제1 유동해석결과를 상기 유동해석을 요청한 단말로 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 결정부는, 상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우, 상기 시뮬레이션의 수행 없이 기 설정된 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측하는 것을 특징으로 한다.

상기 결정부는, 상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우, 상기 특정형상과 상기 특정유동조건을 기반으로 상기 시뮬레이션을 수행하여 제3 유동해석결과를 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유동해석관리장치의 동작방법은, 유동해석을 위한 특정유동관련정보가 수신되면, 상기 특정유동관련정보로부터 특정형상 및 특정유동조건 중 적어도 하나를 확인하는 확인단계; 상기 특정형상과 관련된 형상파라미터를 기반으로 적어도 하나의 후보형상을 검출하는 검출단계; 및 상기 후보형상의 유동관련정보에, 상기 특정유동조건에 대한 유동해석결과가 존재하는 지의 여부를 확인한 결과를 기반으로 시뮬레이션의 수행여부를 결정하는 결정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 검출단계는, 상기 형상파라미터에 형상 복원과 관련되는 수학적 기법을 적용하여 제1 형상모델을 생성하고, 상기 제1 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 단계; 상기 형상파라미터에 다차원 데이터 마이닝 알고리즘을 적용하여 제2 형상모델을 생성하고, 상기 제2 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 단계; 및 상기 형상파라미터를 기반으로 이미지 프로세싱을 수행하여 형상이미지를 생성하고, 상기 형상이미지와 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 결정단계는, 상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 특정유동조건에 대한 유동해석결과와 동일한 제1 유동해석결과가 확인되는 경우, 상기 시뮬레이션의 수행 없이 기 저장된 제1 유동해석결과를 상기 유동해석을 요청한 단말로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 결정단계는, 상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우, 상기 시뮬레이션의 수행 없이 기 설정된 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 결정단계는, 상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우, 상기 특정형상과 상기 특정유동조건을 기반으로 상기 시뮬레이션을 수행하여 제3 유동해석결과를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에, 본 발명의 유동해석 관리를 위한 장치 및 그 방법에 의하면, 유동해석과 관련되는 특정형상을 기반으로 최적화된 유동해석결과가 제공될 수 있도록 하는, 새로운 형상 기반 유동해석 분석방안을 실현함으로써, 연구자들의 유동해석결과를 공유할 수 있는 환경을 제공할 수 있으며, 그에 따라 동일한 시뮬레이션이 중복하여 수행 및 저장되는 것을 방지할 수 있어 자원 활용성을 증가시킬 수 있으며, 시뮬레이션을 수행하려는 형상의 일부가 빈번하게 변경되는 경우에도 신속하고 안정적으로 유동해석결과를 제공할 수 있어 부하로부터 자유로울 수 있음은 물론 전반적인 서비스 운영 효율성을 향상시키는 효과를 도출한다.

도 1은 본 발명의 유동해석관리장치가 적용될 통신 환경을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유동해석관리장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 특정형상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유동해석 분석서비스를 제공하기 위한 해석 환경 아키텍처의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 형상 기반 유동해석 분석서비스가 제공되도록 하는 동작 흐름을 나타내는 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면 외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 유동해석관리장치가 적용될 통신 환경을 설명하도록 하겠다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용될 통신 환경은, 유동해석관리장치(100), 시뮬레이션실행장치(200) 및 단말(300)을 포함하는 구성을 가질 수 있다.

유동해석관리장치(100)는, 대용량 계산과학공학 중 특정형상(예: Airfoil)상에 대한 유동해석 시뮬레이션을 관리하는 장치로서, 특히 본 발명에서 제공하고자 하는 서비스 즉, 특정형상을 갖는 유동해석과 관련되는 시뮬레이션의 중복 수행이 방지되도록 하는 시뮬레이션 환경 조성을 통해, 특정형상이 입력되는 것만으로도 최적화된 유동해석결과가 신속하고 정확하게 제공될 수 있도록 하는, 새로운 형상 기반 유동해석 분석서비스(이하, 유동해석 분석서비스)를 제공하기 위한 장치이다.

이러한, 유동해석관리장치(100)는, 기 수행된 유동해석 시뮬레이션이력을 관리하기 위해 DB화된 저장장치(도 4의 해석DB)를 포함할 수 있으며, 단말(300)로부터 수신되는 시뮬레이션 요청을 시뮬레이션실행장치(200)로 전달하고, 시뮬레이션실행장치(200)에 의해 수행된 시뮬레이션결과(이하, 유동해석결과)가 단말(300)에서 출력되도록 제어할 수 있다.

시뮬레이션실행장치(200)는, 적어도 하나의 시뮬레이터(1,2,3..)를 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 시스템이다.

여기서, 시뮬레이터(1,2,3..)는, 서로 다른 시뮬레이션 소프트웨어가 탑재된 컴퓨팅 장치 또는 서로 다른 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 소프트웨어일 수 있다. 또는, 시뮬레이터(1,2,3..)는, 하나의 유동해석결과를 출력하기 위해 서로 협력적으로 동작하는 컴퓨팅 장치 또는 시뮬레이션 소프트웨어일 수 있다.

유동해석관리장치(100)와 시뮬레이션실행장치(200)는 네트워크로 연결될 수 있다. 여기서, 네트워크는, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN), 이동 통신망(mobileradio communication network), Wibro(Wireless Broadband Internet) 등과 같은 모든 종류의 유/무선 네트워크로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 유동해석관리장치(100)와 시뮬레이션실행장치(200)가 별도로 구분되어 구현된 것으로 언급하였으나, 이에 한정되지 않으며, 동일한 장치 내에 서로 다른 로직의 형태로 구현될 수도 있다.

단말(300)은, 유동해석관리장치(100)를 통해 특정시뮬레이터의 수행을 요청하여 시뮬레이션 서비스를 이용하려는 연구자(이하, 사용자)가 이용하는 단말일 수 있으며, 본 발명의 유동해석 분석서비스와 관련되는 시뮬레이션실행제어 프로그램(예: 실행툴)이 탑재되는 장치를 일컫는다.

이에, 유동해석관리장치(100)는, 단말(300)로부터 특정시뮬레이터의 실행 요청을 수신할 수 있으며, 시뮬레이션실행장치(200) 내 특정시뮬레이터의 실행에 따라 생성되는 유동해석결과를 단말(300)의 화면 상에 표시할 수 있게 되는 것이다.

이러한 단말(200)은, 유동해석관리장치(100)와 유선 또는 무선으로 연동할 수 있으며, 예컨대, 데스트탑 PC, 태블릿 PC, 스마트폰, 노트북 및 시뮬레이션 전용/관련단말 등과 같이 시뮬레이션실행제어 프로그램(예: 실행툴)이 설치될 수 있는 장치는 모두 포함될 수 있을 것이다.

이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유동해석관리장치의 구성을 구체적으로 설명하겠다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유동해석관리장치(100)는, 유동해석을 위한 특정유동관련정보가 수신되면, 특정유동관련정보로부터 특정형상 및 특정유동조건 중 적어도 하나를 확인하는 확인부(110), 특정형상과 관련된 형상파라미터를 기반으로 적어도 하나의 후보형상을 검출하는 검출부(120), 및 후보형상의 유동관련정보에, 특정유동조건에 대한 유동해석결과가 존재하는 지의 여부를 확인한 결과를 기반으로 시뮬레이션의 수행여부를 결정하는 결정부(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상의 확인부(110), 검출부(120), 및 결정부(130)를 포함하는 유동해석관리장치(100)의 구성 전체 내지는 적어도 일부는, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈 형태 또는 하드웨어 모듈 형태로 구현되거나, 소프트웨어 모듈과 하드웨어 모듈이 조합된 형태로도 구현될 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 유동해석관리장치(100)는, 유동해석과 관련되는 특정형상을 기반으로 유동해석결과가 최적화되어 제공될 수 있도록 하는, 새로운 형상 기반 유동해석 분석방안을 제공하게 되는데, 이하에서는 이를 위한 유동해석관리장치(100) 내 각 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

확인부(110)는, 단말(300)로부터 수신되는 특정유동관련정보를 확인한다.

보다 구체적으로, 확인부(110)는, 사용자가 단말(300)에 탑재된 시뮬레이션실행제어 프로그램(예: 실행툴)을 통해 시뮬레이션실행장치(200)의 적어도 하나의 시뮬레이터 중 특정시뮬레이터를 선택하여 서비스를 요청하면, 유동해석을 위한 특정유동관련정보가 입력될 수 있도록 하는 입력화면을 제공한다.

여기서, 특정시뮬레이터는, 도 1에 도시된 시뮬레이터(1,2,3..) 중 어떤 시뮬레이터일 수도 있으며, 이하에서는 설명의 편의 상 특정시뮬레이터가 시뮬레이터1인 것으로 언급하여 설명을 이어가도록 하겠다.

특정유동관련정보는, 시뮬레이션을 수행하려는 분석대상에 해당하는 특정형상(예: Airfoil)과, 사용자가 새로운 요청을 통해 특정형상(예: Airfoil)에 적용하려는 시뮬레이션 조건(이하, 특정유동조건) 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 특정유동조건은, 유체의 흐름에 따른 공력성능 등이 포함될 수 있다.

이에, 확인부(110)는, 단말(300)로부터 시뮬레이터1이 선택된 후 유동해석을 위한 특정유동관련정보가 입력화면을 통해 수신되면, 특정유동관련정보로부터 특정형상 및 특정유동조건 중 적어도 하나를 확인할 수 있게 된다.

검출부(120)는, 특정형상과 관련된 형상파라미터를 기반으로 적어도 하나의 후보형상을 검출한다.

보다 구체적으로, 검출부(120)는, 확인부(110)로부터 특정유동관련정보의 특정형상(예: Airfoil) 및 특정유동조건이 확인되면, 특정형상(예: Airfoil)과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 후보형상을 검출한다.

즉, 검출부(120)는, 특정형상(예: Airfoil)에 형상파라미터추출도구를 적용하여 특정형상(예: Airfoil)과 관련된 파라미터(이하, 형상파라미터)를 추출한다.

여기서, 형상파라미터는, 유동해석 분석서비스를 이용하는 사용자들이 공통적으로 형상을 규정하거나, 형상을 비교하고 구체화할 때 사용하는 파라미터로서, thickness, camber line, trailing edge, leading edge, local camber 등이 포함될 수 있다. 한편, 형상파라미터추출도구로는, 예를 들어 Bezier, Cyclic B-spline, NURBS 등이 포함될 수 있다.

이후, 검출부(120)는, 형상파라미터에 형상 복원과 관련되는 수학적 기법을 적용하여 제1 형상모델을 생성하고, 제1 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 후보형상을 검출한다. 이때, 형상 간의 비교를 수행하는 장소는, 후술에서 언급할 도 4에 도시된 후보형상을 검출하기 위해 설계된 특정 데이터 저장소인 형상데이터마트가 바람직할 것이다.

여기서, 기 저장된 형상은, 유동해석 서비스를 통해 기 수행된 유동해석 시뮬레이션이력 중 형상과 관련되는 정보로서 DB화된 저장장치(도 4의 이하, 해석DB)에 저장되며, 형상 데이터 간의 비교가 가능하도록 형상데이터마트로 호출된다.

이러한 수학적 기법을 적용하여 후보영상을 검출하는 검출방식1은, 가장 많은 사용자들이 선호하는 방식일 수 있다.

예를 들어, 특정형상(예: Airfoil)이 도 3에 도시된 바와 같을 때, 2가지 파라미터(camber line, thickenss)를 비교하는 것으로 가정하면, 검출부(120)는, 각각의 파라미터로부터 형상을 표현할 수 있는 제1 파라미터(Bezier) 및 제2 파라미터(Parsec Parameter)를 추출하고, 제1 파라미터(Bezier) 및 제2 파라미터(Parsec Parameter)로 구현된 형상모델(Bezier curve)을 생성한다. 이후, 검출부(120)는, 형상모델(Bezier curve)과 기 저장된 형상을 비교하여 상위 5개의 가장 유사한 후보형상을 검출하게 된다.

한편, 전술에서 언급한 검출방식1과 달리, 검출부(120)는, 형상파라미터에 다차원 데이터 마이닝 알고리즘을 적용하여 제2 형상모델을 생성하고, 제2 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 후보형상을 검출하는, 검출방식2을 이용할 수도 있다.

여기서, 다차원 데이터 마이닝 알고리즘은, K-Means, Nearest Neighbor, Clustering 등을 통해 인접하거나 군집하거나 분산을 최소화하는 등의 동작이 수행되도록 운영될 수 있다.

한편, 전술에서 언급한 검출방식2와 달리, 검출부(120)는, 형상파라미터를 기반으로 이미지 프로세싱을 수행하여 형상이미지를 생성하고, 형상이미지와 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 후보형상을 검출하는, 검출방식3을 이용할 수도 있다.

결정부(130)는, 시뮬레이션의 수행여부를 결정한다.

보다 구체적으로, 결정부(130)는, 검출부(120)로부터 후보형상의 검출이 완료되면, 후보형상의 유동관련정보에 특정유동조건에 대한 유동해석결과가 존재하는 지의 여부를 확인한 결과를 기반으로 시뮬레이션의 수행여부를 결정한다.

이와 관련하여, 도 4에는 유동해석 분석서비스를 제공하기 위한 해석 환경 아키텍처의 일례가 도시되어 있다. 도 4에서는 유동해석관리장치(100)가 시뮬레이션실행장치(200)를 제어하여 유동해석 시뮬레이션을 수행하는 것으로 언급하여 설명하도록 하겠다.

도 4에 도시된 바와 같이, 단말(300)로부터 특정유동관련정보가 입력화면을 통해 수신되어(①), 특정유동관련정보로부터 특정형상(예: Airfoil) 및 특정유동조건 중 적어도 하나가 확인되면, 특정형상(예: Airfoil)으로부터 형상파라미터를 추출(②)한 결과를 기반으로 형상모델/형상이미지를 생성한 후, 형상모델/형상이미지와 기 저장된 형상을 비교하여 후보형상을 검출하게 된다(③④).

이때, 특정형상(예: Airfoil)은, 가스터빈뿐만 아니라 날개가 들어있는 항공기 날개 익형 모양 등과 같은 모든 형상(제품)이 포함될 수 있다.

이처럼 검출된 후보형상은 기 저장된 형상 중 특정형상(예: Airfoil)과 가장 유사한 형상이 검출된 것이므로, 결정부(130)는, 후보형상이 어떤 유동조건에 의해 시뮬레이션 되었는지를 확인할 수 있다면, 후보형상이 특정형상(예: Airfoil)과 동일하게 특정유동조건에 의해 시뮬레이션 되었는지, 또는 그렇지 않은지(다른 유동조건)를 확인한 결과에 따라 시뮬레이션의 수행여부를 결정할 수 있게 된다.

이에, 결정부(130)는, 후보형상이 기 시뮬레이션 될 당시의 유동조건 중 특정형상(예: Airfoil)과 관련된 특정유동조건에 대한 유동해석결과가 존재하는 지를 확인한다.

즉, 결정부(130)는, 후보형상의 유동관련정보에 특정형상(예: Airfoil)의 특정유동관련정보, 즉 특정유동조건에 대한 유동해석 결과가 존재하는지를 해석DB에 질의한다(⑤). 이후, 결정부(130)는, 해석DB로 접근하여 질의를 전달한 결과로서 질의에 대한 응답정보가 수신되면, 응답정보를 분석한 결과를 기반으로 실질적인 시뮬레이션의 수행여부를 결정한다(⑥⑦).

결국, 결정부(130)는, 후보형상의 유동관련정보로부터 특정유동조건에 대한 유동해석결과와 동일한 제1 유동해석결과가 확인되는 경우(⑧), 시뮬레이션의 수행 없이 제1 유동해석결과를 유동해석을 요청한 단말(300)로 전달한다. 즉, 후보형상의 기 저장된 결과에 제1 유동해석결과가 동일하게 존재하는 경우에는 기 저장된 유동해석결과 그대로를 사용자에게 반환하게 된다.

이때, 결정부(130)는, 추후 분석에 활용될 수 있도록 기 저장된 유동해석결과 그대로를 반환한 경우에도 요청된 특정형상(예: Airfoil), 특정유동조건을 포함하는 특정유동관련정보를 별도로 해석DB에 저장한다.

한편, 결정부(130)는, 후보형상의 유동관련정보로부터 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우, 시뮬레이션의 수행 없이 기 설정된 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측한다(⑨). 여기서, 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측하는 기술은 당해 기술 분야에서 널리 알려진 하나 이상의 기계 학습 모델(예: 러닝머신) 기반으로 구현될 수 있다.

이처럼 제2 유동해석결과를 예측할 때에는, 미묘한 형상변화에도 공력 성능 결과가 크게 달라질 수 있다는 점에 감안하여, 오차율이 2% 미만인 모델(즉, 98% 이상 고정밀)의 결과를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

전술에서는 후보형상의 유동관련정보로부터 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우, 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측하였으나 이와 달리, 특정형상과 특정유동조건을 기반으로 실질적인 유동해석 시뮬레이션을 직접 수행하여 제3 유동해석결과를 생성할 수도 있다(⑩).

즉, 결과의 정확성이 중요할 경우에는 이처럼 단말(300)을 통해 입력된 특정형상 및 특정유동조건을 이용하여 실질적으로 시뮬레이션의 수행하는 것이 바람직할 것이다.

전술에 따라 시뮬레이션실행장치(200)와의 연동을 통해 제1 유동해석결과/제2 유동해석결과/제3 유동해석결과의 생성이 완료되면, 결정부(130)는, 단말(300)을 통해 제1 유동해석결과/제2 유동해석결과/제3 유동해석결과를 사용자에게 전달한다(⑪⑫).

이후, 결정부(130)는, 실질적으로 시뮬레이션의 수행된 시뮬레이션수행결과와 함께 관련되는 모든 정보(특정형상(예: Airfoil), 특정유동조건 등)를 해석DB에 저장한다.

이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 유동해석관리장치의 동작 흐름을 구체적으로 설명하도록 한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 전술의 도 1 내지 도 4에서 언급한 참조번호를 언급하여 설명하도록 하겠다.

유동해석관리장치(100)는, 사용자가 단말(300)에 탑재된 시뮬레이션실행제어 프로그램(예: 실행툴)을 통해 시뮬레이션실행장치(200)의 적어도 하나의 시뮬레이터 중 특정시뮬레이터를 선택하여 서비스를 요청하면, 유동해석을 위한 특정유동관련정보가 입력될 수 있도록 하는 입력화면을 제공한다.

여기서, 특정시뮬레이터는, 도 1에 도시된 시뮬레이터(1,2,3..) 중 어떤 시뮬레이터일 수도 있으며, 이하에서는 설명의 편의 상 특정시뮬레이터가 시뮬레이터1인 것으로 언급하여 설명을 이어가도록 하겠다.

특정유동관련정보는, 시뮬레이션을 수행하려는 분석대상에 해당하는 특정형상(예: Airfoil)과, 사용자가 새로운 요청을 통해 특정형상(예: Airfoil)에 적용하려는 시뮬레이션 조건(이하, 특정유동조건) 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 특정유동조건은, 유체의 흐름에 따른 공력성능 등이 포함될 수 있다.

이에, 유동해석관리장치(100)는, 단말(300)로부터 시뮬레이터1이 선택된 후 유동해석을 위한 특정유동관련정보가 입력화면을 통해 수신되면, 특정유동관련정보로부터 특정형상 및 특정유동조건 중 적어도 하나를 확인할 수 있게 된다(S100, S110).

전술에 따라 특정유동관련정보의 특정형상(예: Airfoil) 및 특정유동조건이 확인되면, 유동해석관리장치(100)는, 특정형상(예: Airfoil)과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 후보형상을 검출한다(S120).

즉, 유동해석관리장치(100)는, 특정형상(예: Airfoil)에 형상파라미터추출도구를 적용하여 특정형상(예: Airfoil)과 관련된 파라미터(이하, 형상파라미터)를 추출한다.

여기서, 형상파라미터는, 유동해석 분석서비스를 이용하는 사용자들이 공통적으로 형상을 규정하거나, 형상을 비교하고 구체화할 때 사용하는 파라미터로서, thickness, camber line, trailing edge, leading edge, local camber 등이 포함될 수 있다. 한편, 형상파라미터추출도구로는, 예를 들어 Bezier, Cyclic B-spline, NURBS 등이 포함될 수 있다.

이후, 유동해석관리장치(100)는, 형상파라미터에 형상 복원과 관련되는 수학적 기법을 적용하여 제1 형상모델을 생성하고, 제1 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 후보형상을 검출한다. 이때, 형상 간의 비교를 수행하는 장소는, 전술에서 언급한 도 4에 도시된 후보형상을 검출하기 위해 설계된 특정 데이터 저장소인 형상데이터마트가 바람직할 것이다.

여기서, 기 저장된 형상은, 유동해석 서비스를 통해 기 수행된 유동해석 시뮬레이션이력 중 형상과 관련되는 정보로서 DB화된 저장장치(도 4의 이하, 해석DB)에 저장되며, 형상 데이터 간의 비교가 가능하도록 형상데이터마트로 호출된다.

이러한 수학적 기법을 적용하여 후보영상을 검출하는 검출방식1은, 가장 많은 사용자들이 선호하는 방식일 수 있다.

예를 들어, 특정형상(예: Airfoil)이 도 3에 도시된 바와 같을 때, 2가지 파라미터(camber line, thickenss)를 비교하는 것으로 가정하면, 유동해석관리장치(100)는, 각각의 파라미터로부터 형상을 표현할 수 있는 제1 파라미터(Bezier) 및 제2 파라미터(Parsec Parameter)를 추출하고, 제1 파라미터(Bezier) 및 제2 파라미터(Parsec Parameter)로 구현된 형상모델(Bezier curve)을 생성한다. 이후, 유동해석관리장치(100)는, 형상모델(Bezier curve)과 기 저장된 형상을 비교하여 상위 5개의 가장 유사한 후보형상을 검출하게 된다.

한편, 전술에서 언급한 검출방식1과 달리, 유동해석관리장치(100)는, 형상파라미터에 다차원 데이터 마이닝 알고리즘을 적용하여 제2 형상모델을 생성하고, 제2 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 후보형상을 검출하는, 검출방식2을 이용할 수도 있다.

여기서, 다차원 데이터 마이닝 알고리즘은, K-Means, Nearest Neighbor, Clustering 등을 통해 인접하거나 군집하거나 분산을 최소화하는 등의 동작이 수행되도록 운영될 수 있다.

한편, 전술에서 언급한 검출방식2와 달리, 유동해석관리장치(100)는, 형상파라미터를 기반으로 이미지 프로세싱을 수행하여 형상이미지를 생성하고, 형상이미지와 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 후보형상을 검출하는, 검출방식3을 이용할 수도 있다.

전술에 따라 후보형상의 검출이 완료되면, 유동해석관리장치(100)는, 후보형상의 유동관련정보에 특정유동조건에 대한 유동해석결과가 존재하는 지의 여부를 확인한 결과를 기반으로 시뮬레이션의 수행여부를 결정한다(S130).

보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 단말(300)로부터 특정유동관련정보가 입력화면을 통해 수신되어(①), 특정유동관련정보로부터 특정형상(예: Airfoil) 및 특정유동조건 중 적어도 하나가 확인되면, 특정형상(예: Airfoil)으로부터 형상파라미터를 추출(②)한 결과를 기반으로 형상모델/형상이미지를 생성한 후, 형상모델/형상이미지와 기 저장된 형상을 비교하여 후보형상을 검출하게 된다(③④).

이처럼 검출된 후보형상은 기 저장된 형상 중 특정형상(예: Airfoil)과 가장 유사한 형상이 검출된 것이므로, 유동해석관리장치(100)는, 후보형상이 어떤 유동조건에 의해 시뮬레이션 되었는지를 확인할 수 있다면, 후보형상이 특정형상(예: Airfoil)과 동일하게 특정유동조건에 의해 시뮬레이션 되었는지, 또는 그렇지 않은지(다른 유동조건)를 확인한 결과에 따라 시뮬레이션의 수행여부를 결정할 수 있게 된다.

이에, 유동해석관리장치(100)는, 후보형상이 기 시뮬레이션 될 당시의 유동조건 중 특정형상(예: Airfoil)과 관련된 특정유동조건에 대한 유동해석결과가 존재하는 지를 확인한다.

즉, 유동해석관리장치(100)는, 후보형상의 유동관련정보에 특정형상(예: Airfoil)의 특정유동관련정보, 즉 특정유동조건에 대한 유동해석 결과가 존재하는지를 해석DB에 질의한다(⑤). 이후, 유동해석관리장치(100)는, 해석DB로 접근하여 질의를 전달한 결과로서 질의에 대한 응답정보가 수신되면, 응답정보를 분석한 결과를 기반으로 실질적인 시뮬레이션의 수행여부를 결정한다(⑥⑦).

결국, 유동해석관리장치(100)는, 후보형상의 유동관련정보로부터 특정유동조건에 대한 유동해석결과와 동일한 제1 유동해석결과가 확인되는 경우(⑧, S130의 YES), 시뮬레이션의 수행 없이 제1 유동해석결과를 유동해석을 요청한 단말(300)로 전달한다(S140). 즉, 후보형상의 기 저장된 결과에 특정유동조건에 대한 유동해석결과와 동일한 제1 유동해석결과가 존재하는 경우에는 기 저장된 유동해석결과 그대로를 사용자에게 반환하게 된다.

이때, 유동해석관리장치(100)는, 추후 분석에 활용될 수 있도록 기 저장된 유동해석결과 그대로를 반환한 경우에도 요청된 특정형상(예: Airfoil), 특정유동조건을 포함하는 특정유동관련정보를 별도로 해석DB에 저장한다.

한편, 유동해석관리장치(100)는, 후보형상의 유동관련정보로부터 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우(S130의 NO), 시뮬레이션의 수행 없이 기 설정된 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측한다(⑨)(S150). 여기서, 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측하는 기술은 당해 기술 분야에서 널리 알려진 하나 이상의 기계 학습 모델(예: 러닝머신) 기반으로 구현될 수 있다.

이처럼 제2 유동해석결과를 예측할 때에는, 미묘한 형상변화에도 공력 성능 결과가 크게 달라질 수 있다는 점에 감안하여, 오차율이 2% 미만인 모델(즉, 98% 이상 고정밀)의 결과를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

전술에서는 후보형상의 유동관련정보로부터 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우(S130의 NO), 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측하였으나 이와 달리, 특정형상과 특정유동조건을 기반으로 실질적인 유동해석 시뮬레이션을 직접 수행하여 제3 유동해석결과를 생성할 수도 있다(⑩)(S160).

즉, 결과의 정확성이 중요할 경우에는 이처럼 단말(300)을 통해 입력된 특정형상 및 특정유동조건을 이용하여 실질적으로 시뮬레이션의 수행하는 것이 바람직할 것이다.

전술에 따라 시뮬레이션실행장치(200)와의 연동을 통해 제1 유동해석결과/제2 유동해석결과/제3 유동해석결과의 생성이 완료되면, 유동해석관리장치(100)는, 단말(300)을 통해 제1 유동해석결과/제2 유동해석결과/제3 유동해석결과를 사용자에게 전달한다(⑪⑫)(S170).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유동해석과 관련되는 특정형상을 기반으로 최적화된 유동해석결과가 제공될 수 있도록 하는, 새로운 형상 기반 유동해석 분석방안을 실현함으로써, 연구자들의 유동해석결과를 공유할 수 있는 환경을 제공할 수 있으며, 그에 따라 동일한 시뮬레이션이 중복하여 수행 및 저장되는 것을 방지할 수 있어 자원 활용성을 증가시킬 수 있으며, 시뮬레이션을 수행하려는 형상의 일부가 빈번하게 변경되는 경우에도 신속하고 안정적으로 유동해석결과를 제공할 수 있어 부하로부터 자유로울 수 있음은 물론 전반적인 서비스 운영 효율성을 향상시키는 효과가 성취된다.

본 발명의 실시예들은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

본 발명의 유동해석 관리를 위한 장치 및 그 방법을 제공함으로써, 유동해석과 관련되는 특정형상이 다른 사용자들과 공유될 수 있도록 하는 시뮬레이션 환경이 조성되도록 함으로써 특정형상이 입력되는 것만으로도 최적화된 유동해석결과가 신속하고 정확하게 제공될 수 있도록 하는, 새로운 형상 기반 유동해석 분석방안을 실현할 수 있다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

100: 유동해석관리장치
110: 확인부 120: 검출부
130: 검출부
200: 시뮬레이션실행장치 300: 단말

Claims (10)

1. 유동해석을 위한 특정유동관련정보로부터 특정형상 및 특정유동조건 중 적어도 하나가 확인되는 경우, 상기 특정형상과 관련된 형상파라미터를 기반으로 적어도 하나의 후보형상을 검출하는 검출부; 및
   상기 후보형상의 유동관련정보에, 상기 특정유동조건에 대한 유동해석결과가 존재하는 지의 여부를 확인한 결과를 기반으로 시뮬레이션의 수행여부를 결정하는 결정부를 포함하며,
   상기 검출부는,
   상기 형상파라미터에 형상 복원과 관련되는 수학적 기법, 다차원 데이터 마이닝 알고리즘 및 이미지 프로세싱 중 적어도 하나를 적용한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 검출부는,
   상기 형상파라미터에 상기 형상 복원과 관련되는 수학적 기법을 적용하여 제1 형상모델을 생성하고, 상기 제1 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하거나, 또는
   상기 형상파라미터에 상기 다차원 데이터 마이닝 알고리즘을 적용하여 제2 형상모델을 생성하고, 상기 제2 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하거나, 또는
   상기 형상파라미터를 기반으로 상기 이미지 프로세싱을 수행하여 형상이미지를 생성하고, 상기 형상이미지와 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 결정부는,
   상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 특정유동조건에 대한 유동해석결과와 동일한 제1 유동해석결과가 확인되는 경우, 상기 시뮬레이션의 수행 없이 기 저장된 제1 유동해석결과를 상기 유동해석을 요청한 단말로 전달하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 결정부는,
   상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우, 상기 시뮬레이션의 수행 없이 기 설정된 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측하거나, 또는 상기 특정형상과 상기 특정유동조건을 기반으로 상기 시뮬레이션을 수행하여 제3 유동해석결과를 생성하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 특정유동관련정보가 수신되면, 상기 특정유동관련정보로부터 상기 특정형상 및 상기 특정유동조건 중 적어도 하나를 확인하는 확인부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치.
6. 유동해석을 위한 특정유동관련정보로부터 특정형상 및 특정유동조건 중 적어도 하나가 확인되는 경우, 상기 특정형상과 관련된 형상파라미터를 기반으로 적어도 하나의 후보형상을 검출하는 검출단계; 및
   상기 후보형상의 유동관련정보에, 상기 특정유동조건에 대한 유동해석결과가 존재하는 지의 여부를 확인한 결과를 기반으로 시뮬레이션의 수행여부를 결정하는 결정단계를 포함하며,
   상기 검출단계는,
   상기 형상파라미터에 형상 복원과 관련되는 수학적 기법, 다차원 데이터 마이닝 알고리즘 및 이미지 프로세싱 중 적어도 하나를 적용한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치의 동작방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 검출단계는,
   상기 형상파라미터에 상기 형상 복원과 관련되는 수학적 기법을 적용하여 제1 형상모델을 생성하고, 상기 제1 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 단계;
   상기 형상파라미터에 상기 다차원 데이터 마이닝 알고리즘을 적용하여 제2 형상모델을 생성하고, 상기 제2 형상모델과 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 단계; 및
   상기 형상파라미터를 기반으로 상기 이미지 프로세싱을 수행하여 형상이미지를 생성하고, 상기 형상이미지와 기 저장된 형상을 비교한 결과를 기반으로 상기 후보형상을 검출하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치의 동작방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 결정단계는,
   상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 특정유동조건에 대한 유동해석결과와 동일한 제1 유동해석결과가 확인되는 경우, 상기 시뮬레이션의 수행 없이 기 저장된 제1 유동해석결과를 상기 유동해석을 요청한 단말로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치의 동작방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 결정단계는,
   상기 후보형상의 유동관련정보로부터 상기 제1 유동해석결과가 확인되지 않는 경우, 상기 시뮬레이션의 수행 없이 기 설정된 학습 모델을 적용하여 제2 유동해석결과를 예측하는 단계, 또는 상기 특정형상과 상기 특정유동조건을 기반으로 상기 시뮬레이션을 수행하여 제3 유동해석결과를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치의 동작방법.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 특정유동관련정보가 수신되면, 상기 특정유동관련정보로부터 상기 특정형상 및 상기 특정유동조건 중 적어도 하나를 확인하는 확인단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동해석관리장치의 동작방법.

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