Fiber distribution, which changes due to the consolidation behavior of the composite during the manufacturing process, is one of the important factors in determining permeability which is the most important flow characteristic of the manufacturing process. Because many data are needed to explain the variation caused by fiber distribution, a permeability prediction model that can obtain it quickly and accurately is needed. In this study, a fast and accurate permeability prediction model was developed through fluid domain simplification. The Delaunay triangulation using the center of the fiber was applied to divide the fluid region as segments. The flow between the fibers was modeled by applying a lubrication approximation to the shared edge between segments. To satisfy continuity, a method for solving an electric circuit was applied using electric circuit analogy with a stokes flow problem. The performance of the developed model was verified depending on the fiber volume fraction and the minimum inter-fiber distance which is corresponding to the simulation domain generation parameter of the composite. On average, it was confirmed that a model with an accuracy of 97.74% and reducing the calculation cost about 1,700 times was developed.
제조 공정 중 복합재의 압밀 거동으로 인해 변화하는 섬유 분포는 제조 공정의 가장 중요한 유동 특성인 투수 계수를 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 섬유 분포에 따른 변화를 설명하기 위해서는 많은 데이터가 필요하므로 이를 빠르고 정확하게 얻을 수 있는 투수 계수 예측 모델이 필요하다. 본 연구에서는 유체 도메인 간략화를 통해 빠르고 정확한 투수 계수 예측 모델이 개발되었다. 섬유 중심을 이용한 들로네 삼각 분할이 적용되어 유체 도메인을 세그먼트화 하였다. 섬유 사이의 유동은 세그먼트 사이의 공유되는 모서리에 윤활 근사를 적용하여 모델링 되었다. 연속성을 만족시키기 위해 스토크스 유동과 전기 회로의 유사성을 이용하여 전기 회로의 풀이 방법을 적용하였다. 개발된 모델의 성능은 복합재료의 시뮬레이션 도메인 생성 매개변수에 해당하는 섬유 체적비와 최소 섬유 간 거리에 따라 검증이 진행되었다. 평균적으로 시뮬레이션 대비 97.74%의 정확도와 계산 비용을 약 1,700배 줄이는 모델이 개발된 것을 확인했다.
