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はじめに
この資料では，
• cyclic
• cyclicAMI
• cyclicACMI
の３つの境界条件について取り扱います．
この資料を通して，ここでしっかり区別して使い分けできるようになりま
しょう！自分も含めて！
名前が似ていてとても紛らわしい (;^_^A
15. 15
２つの境界のペアの指定
cyclic_half0 //ペアの一方の境界名
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 1600;
startFace 101720;
matchTolerance 0.0001;
transform rotational;
neighbourPatch cyclic_half1;
rotationAxis (0 0 1);
rotationCentre (0 0 0);
}
cyclic_half1 //もう一方の境界名
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 1600;
startFace 103320;
matchTolerance 0.0001;
transform rotational;
neighbourPatch cyclic_half0;
rotationAxis (0 0 1);
rotationCentre (0 0 0);
}
３つの境界条件はどれも，２つの境界のペアに対して設定されます．
３つの境界条件のどれを使用するかは，
“type” の項目で指定します．
“neighbourPatch” の項目で，ペアを
構成するもう一方の境界を名前で指定
します．
左の設定では，２つの境界
• cyclic_half0
• cyclic_half1
をペアとして，このペアに ”cyclic” 条
件を設定しています．
16. 16
ペアの境界の関係性の指定
ペアの境界の関係性を “transform”
の項目で指定します．
詳細は次のページ．
cyclic_half0 //ペアの一方の境界名
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 1600;
startFace 101720;
matchTolerance 0.0001;
transform rotational;
neighbourPatch cyclic_half1;
rotationAxis (0 0 1);
rotationCentre (0 0 0);
}
cyclic_half1 //もう一方の境界名
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 1600;
startFace 103320;
matchTolerance 0.0001;
transform rotational;
neighbourPatch cyclic_half0;
rotationAxis (0 0 1);
rotationCentre (0 0 0);
}
17. 17
“transform” のタイプ
“transform” のタイプは，次の５つから選択できます．
• rotational
これが， に対応しています．
• translational
これが， に対応しています．
• noOrdering
これが， に対応しています．
• unknown
• coincidentFullMatch
次のページからそれぞれの設定を見ていきます．
周期境界条件ー回転ー
周期境界条件ー並進ー
隣接する境界
調査中
調査中
18. 18
rotational タイプ
cyclic_half0
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 1600;
startFace 101720;
matchTolerance 0.0001;
transform rotational;
neighbourPatch cyclic_half1;
rotationAxis (0 0 1);
rotationCentre (0 0 0);
}
cyclic_half1
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 1600;
startFace 103320;
matchTolerance 0.0001;
transform rotational;
neighbourPatch cyclic_half0;
rotationAxis (0 0 1);
rotationCentre (0 0 0);
}
回転移動で一致する周期性には，
“rotational” を使用します．
この場合，回転軸の設定が必要です．
• “rotationAxis”：回転軸の方向ベクトル
• “rotationCentre”：回転軸が通る点
• “rotationCentre” については，回転軸上の
点であれば，どの点の座標を指定しても計
算結果に影響ありません．
チュートリアル
• incompressible/SRFSimpleFoam/mixer
boundary ファイル
cyclic_half1 cyclic_half0
19. 19
TOP
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 240;
startFace 81570;
matchTolerance 0.0001;
transform translational;
neighbourPatch BTM;
separationVector(0 -0.16192 0);
}
BTM
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 240;
startFace 81810;
matchTolerance 0.0001;
transform translational;
neighbourPatch TOP;
separationVector (0 0.16192 0);
}
boundary ファイル 並進移動で一致する周期性には，
“translational” タイプを使用します．
この場合，周期境界条件を設定する境界ペア間
で，それぞれから見たもう一方の相対的な位置
をベクトルで指定します．
• “separationVector”：もう一方の境界への
位置ベクトル
TOP
BTM
0.16192 m
translational タイプ
20. 20
noOrdering タイプ
AMI1
{
type cyclicAMI;
inGroups 1(cyclicAMI);
nFaces 18496;
startFace 1602395;
matchTolerance 0.0001;
transform noOrdering;
neighbourPatch AMI2;
}
AMI2
{
type cyclicAMI;
inGroups 1(cyclicAMI);
nFaces 18720;
startFace 1620891;
matchTolerance 0.0001;
transform noOrdering;
neighbourPatch AMI1;
}
隣接する境界には，
“noOrdering” タイプを使用します．
このタイプでは，特に追加で設定が必要な
項目はありません．
AMI2
AMI1
21. 21
メッシュの生成
blockMesh でメッシュを生成する場合
cyclic_half0
{
type cyclic;
neighbourPatch cyclic_half1;
transform rotational;
rotationAxis (0 0 1);
rotationCentre (0 0 0);
faces
(
(0 9 21 12)
(10 0 12 22)
);
}
cyclic_half1
{
type cyclic;
neighbourPatch cyclic_half0;
transform rotational;
rotationAxis (0 0 1);
rotationCentre (0 0 0);
faces
(
(3 15 20 8)
(11 23 15 3)
);
}
blockMeshDict に
設定を記述
snappyHexMesh でメッシュを生成する
場合やサードパーティーのツールで生成
したメッシュを変換して使用する場合
“createPatch” ユーティリティーを使
用して，境界を定義します．
設定ファイル “createPatchDict” の記
述例はこちら．
25. 25
owner と neighbour
cyclic_half0
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 1728;
startFace 350208;
matchTolerance 0.0001;
transform rotational;
neighbourPatch cyclic_half1;
rotationAxis (1 0 0);
rotationCentre (0 0 0);
}
cyclic_half1
{
type cyclic;
inGroups 1(cyclic);
nFaces 1728;
startFace 351936;
matchTolerance 0.0001;
transform rotational;
neighbourPatch cyclic_half0;
rotationAxis (1 0 0);
rotationCentre (0 0 0);
}
ペアを構成する２つの境界の内，”boundary” ファイルで最初に定義されている方をペ
アの “owner”，後に定義されている方を “neighbour” と定義しています．
virtual bool owner() const
{
return index() < neighbPatchID();
}
virtual bool neighbour() const
{
return !owner();
}
cyclicPolyPatch.H
例えば，右のような “boundary” の設定の
場合，最初に定義されている cyclic_half0
が owner となり，後に定義されている
cyclic_half1 が neighbour となります．
27. 27
”matchTolerance” パラメータの役割
cyclicPolyPatch.C
if (areaDiff > matchTolerance())
{
FatalErrorIn
(
"cyclicPolyPatch::calcTransforms()“
) << "face " << facei
<< " area does not match neighbour by “
<< 100*areaDiff
<< "% -- possible face ordering problem." << endl
(省略)
<< "If you are certain your matching is correct“
<< " you can increase the 'matchTolerance' setting“
<< " in the patch dictionary in the boundary file.“
<< endl
<< "Rerun with cyclic debug flag set“
<< " for more information." << exit(FatalError)
}
“areaDiff” と “matchTolerance” の大小を比較し，
“areaDiff” の方が大きい場合には計算を終了します．
“areaDiff” については
次のページへ．
28. 28
scalar areaDiff = mag(magSf - nbrMagSf)/avSf;
cyclicPolyPatch.C
cyclic に指定された２つの境界
同じラベルのフェイス同士で面積を比較
half0 half1
まとめると，
• cyclic に指定された２つの境界間で対応する（つまり境界上のラベルが同一の）フェ
イスの面積を比較し，その差がある閾値よりも大きい場合には，そのメッシュでは
cyclic 条件の使用が適切ではないとソルバーが判断します．
• その閾値の大きさをコントロールするのが ”matchTolerance” であり，大きな値に設
定するほど，条件は緩和されますが，計算結果の妥当性のチェックが必要です．
ここで，
• magSf：境界 half0 の facei 番目のフェイスの面積
• nbrMagSf：ペアの境界 half1 の facei 番目のフェイスの面積
• avSf：２つのフェイスの平均面積 ((magSf + nbrMagSf)/2)
”matchTolerance” パラメータの役割
29. 29
cubic 0;
cubicUpwindFit 0;
curve 0;
cyclic 0;
cyclicLduInterface 0;
cyclicLduInterfaceField 0;
cylinderToCell 0;
cylindrical 0;
decompositionMethod 0;
391行目
“cyclic” 変数の値を 0 から 1
に変更します．
“cyclic” クラスで定義されている ”debug” 変数の値を ”true” に変更することで
より多くの情報を出力できるようになります．
$WM_PROJECT_DIR/etc ディレクトリ
ペアのフェイスの可視化
ケースディレクトリにある
“system/controlDict” ファイルに
以下を追記します．
DebugSwitches
{
cyclic 1;
}
方法１ 方法２ファイルを直接編集
30. 30
if (debug && owner())
{
fileName casePath(boundaryMesh().mesh().time().path());
{
fileName nm0(casePath/name()+"_faces.obj");
Pout<< "cyclicPolyPatch::calcTransforms : Writing " << name()
<< " faces to OBJ file " << nm0 << endl;
writeOBJ(nm0, half0, half0.points());
}
const cyclicPolyPatch& half1 = neighbPatch();
{
fileName nm1(casePath/half1.name()+"_faces.obj");
Pout<< "cyclicPolyPatch::calcTransforms : Writing " << half1.name()
<< " faces to OBJ file " << nm1 << endl;
writeOBJ(nm1, half1, half1.points());
}
前ページの設定により“true”になります．
“cyclic” 境界条件を使用しているケースで
“blockMesh” や ソルバーを実行すると
次の３つの “obj” ファイルが作成されます．
• cyclic_half0_faces.obj
• cyclic_half1_faces.obj
• cyclic_half0_to_cyclic_half1.obj
ペアのフェイスの可視化
cyclicPolyPatch.C
31. 31
obj ファイルはそのままでは ParaView で可視化できないので，”objToVTK” ユー
ティリティーを使用して VTK 形式に変換します．
変換する obj ファイル名
objToVTK cyclic_half0_to_cyclic_half1.obj cyclic_half0_to_cyclic_half1.vtk
変換後の出力ファイル名
“cyclic_half0_to_cyclic_half1” ファ
イルは，”cyclic” 境界に指定された
境界のペアとなるフェイスの中心点
間を結んだ線分データです．
“cyclic” 境界条件を使用した計算が
うまく実行できない場合には，フェ
イスの対応が正しいかどうかこの方
法で確認できます．
ペアのフェイスの可視化
34. 34
変換テンソルの計算｜rotational の場合
// Extended tensor from two local coordinate systems calculated
// using normal and rotation axis
const tensor E0
(
rotationAxis_,
(n0 ^ rotationAxis_),
n0
);
const tensor E1
(
rotationAxis_,
(-n1 ^ rotationAxis_),
-n1
);
const tensor revT(E1.T() & E0);
const_cast<tensorField&>(forwardT()) = tensorField(1, revT.T());
const_cast<tensorField&>(reverseT()) = tensorField(1, revT);
const_cast<vectorField&>(separation()).setSize(0);
const_cast<boolList&>(collocated()) = boolList(1, false);
cyclicPolyPatch.C
rotationAxis (入力値)
n0，n1 (計算値)を使って
変換テンソルを計算します．
35. 35
変換テンソルの計算｜rotational の場合
Foam::vector Foam::cyclicPolyPatch::findFaceMaxRadius
(
const pointField& faceCentres
) const
{
// Determine a face furthest away from the axis
const vectorField n((faceCentres - rotationCentre_) ^ rotationAxis_);
const scalarField magRadSqr(magSqr(n));
label faceI = findMax(magRadSqr);
if (debug)
{
Info<< "findFaceMaxRadius(const pointField&) : patch: " << name() << nl
<< " rotFace = " << faceI << nl
<< " point = " << faceCentres[faceI] << nl
<< " distance = " << Foam::sqrt(magRadSqr[faceI])
<< endl;
}
return n[faceI];
}
cyclicPolyPatch.C
n0，n1 の計算
36. 36
変換テンソルの計算｜unknown の場合
forAll(forwardT_, facei)
{
forwardT_[facei] = rotationTensor(-nr[facei], nf[facei]);
reverseT_[facei] = rotationTensor(nf[facei], -nr[facei]);
}
if (debug)
{
Pout<< " sum(mag(forwardT_ - forwardT_[0])):"
<< sum(mag(forwardT_ - forwardT_[0]))
<< endl;
}
if (sum(mag(forwardT_ - forwardT_[0])) < error)
{
forwardT_.setSize(1);
reverseT_.setSize(1);
collocated_.setSize(1);
if (debug)
{
Pout<< " difference in rotation less than"
<< " local tolerance "
<< error << ". Assuming uniform rotation." << endl;
}
}
coupledPolyPatch.C
ユーザーの入力値は使わず，
nr，nf からフェイスごとに
変換テンソルを計算．
各フェイスで計算した
変換テンソルが
一致している場合の処理
