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オープンCAEコンサルタント OCSE^2 代表 野村悦治
2015/1/10 第36回オープンCAE勉強会@岐阜
 
motorBikeチュートリアルを
cfMeshで実施する方法
on DEXCS2014 for OpenFOAM®
OPENFOAM and OpenCFD are registered trademarks of OpenCFD Ltd.
モデル概要 https://groups.google.com/forum/?hl=ja#!topic/openfoam/k3MfuHsjyj4
motorBikeチュートリアルの
境界名と合致させました。
cfMeshSetting.py の課題
1
3
2
マクロを起動できません
(こういう仕様です)
❏ ポリゴンパーツをソリッド化
❏ ポリゴン以外のソリッドパーツでマクロ実行
⇒出力された設定ファイルを修正
● 統合ツールを使う
● stl ⇒step 変換ツールを使う
(例)
対応方法
http://www.solveering.com/instep.htm
サイズが小さければ OKですが、
本例の場合(約60MB)は無理なようです
有料版ならOKみたいですが、
フリー版では 3,000 faceまでしか
変換できません。本例の場合、
300,000 ほどになります。
参照ケースの作成
1
2
43
motorBike チュートリアル
1
2
3
4
motorBike チュートリアルケースの作成
1
2
Allrunの実行
1
2
3
4
5
ケースファイル
の整備
ダブルクリック
名前変更
cfMesh用ケースファイル
(motorBike チュートリアルケースをコピー)
マウス
右クリック
1 2
3
4
5
6
cfMesh用ケースファイルの整備(1)
ダブルクリック
削除
cfMesh用ケースファイルの整備(2)
供試モデルファイル
名前変更
モデルファイルを開く
(FreeCAD起動)
ダブルクリック
ポリゴンパーツの
STLファイル出力
1
2
3
4
5 6
makeCfMeshSetting.py のダミー実行
4
2
3
ポリゴンパーツ
は非表示状態
1
cfMeshパラメタ設定
ダミーとしての設定
1
変更箇所
ファイル確認と拡張子名変更
マクロによって作成され
たファイル
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拡張子を変更
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2
Deleteキーを押す
stlファイルのインポート
2
1
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stlファイルのエクスポート
2
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stlファイル出力
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ファイルサイズの違い!
ファイルサイズの違いの要因
厚み≒0
表面・裏面が存在
単面のみ
重複面が削除されている
solid名の変更
Blenderの出力デフォルト
所望のpatch名
stlファイルの合体とfmsファイルの作成
cat motorBikeA.stl >> MotorBike.stl
surfaceFeatureEdges MotorBike.stl MotorBike.fms -angle 30
fmsファイルの修正
所望の境界Type
system/meshDict の修正
ダミーで設定済み
所望のpatch名
スペースを追加(バグ)
所望のpatch
(コピペ追加)
値も変更
cfMesh実行
cfMesh snappy
Mesh stats
points: 405030
faces: 1103934
internal faces: 1053816
cells: 352163
Mesh stats
points: 492433
faces: 1416369
internal faces: 1335802
cells: 459890
cfMesh snappy
並列計算では実行の都度
結果が異なる
(参考)重複面有りモデルを使用すると...
cat motorBike.stl >> MotorBike.stl
surfaceFeatureEdges MotorBike.stl MotorBike.fms -angle 30
計算が進まない
コアダンプ
稀に計算完了した場合もありました
Mesh stats
points: 492374
faces: 1416947
internal faces: 1336398
cells: 460202
faces per cell: 5.98291
boundary patches: 6
.......
Checking geometry...
Overall domain bounding box (-5 -4 -1.73252e-05) (15 4 8)
Mesh (non-empty, non-wedge) directions (1 1 1)
Mesh (non-empty) directions (1 1 1)
Boundary openness (6.06686e-16 2.31695e-17 -7.79465e-17) OK.
Max cell openness = 5.10346e-16 OK.
Max aspect ratio = 36.2971 OK.
Minimum face area = 4.29584e-10. Maximum face area = 1.45522. Face area magnitudes OK.
Min volume = 2.55897e-13. Max volume = 1.34485. Total volume = 1279.67. Cell volumes OK.
Mesh non-orthogonality Max: 88.0226 average: 16.0198
*Number of severely non-orthogonal (> 70 degrees) faces: 1693.
Non-orthogonality check OK.
<<Writing 1693 non-orthogonal faces to set nonOrthoFaces
***Error in face pyramids: 2 faces are incorrectly oriented.
<<Writing 2 faces with incorrect orientation to set wrongOrientedFaces
***Max skewness = 15.8065, 68 highly skew faces detected which may impair the quality of the results
<<Writing 68 skew faces to set skewFaces
Coupled point location match (average 0) OK.
Failed 2 mesh checks.
Mesh stats
points: 492202
faces: 1414538
internal faces: 1334149
cells: 459111
faces per cell: 5.98698
boundary patches: 6
point zones: 0
face zones:
Checking geometry...
Overall domain bounding box (-5 -4 -4.57223e-05) (15 4 8)
Mesh (non-empty, non-wedge) directions (1 1 1)
Mesh (non-empty) directions (1 1 1)
Boundary openness (-1.29676e-16 2.11227e-16 -4.53638e-15) OK.
Max cell openness = 5.46261e-16 OK.
Max aspect ratio = 40.5241 OK.
Minimum face area = 2.12499e-13. Maximum face area = 1.45522. Face area magnitudes OK.
Min volume = 3.18488e-13. Max volume = 1.34485. Total volume = 1279.67. Cell volumes OK.
Mesh non-orthogonality Max: 87.663 average: 15.9505
*Number of severely non-orthogonal (> 70 degrees) faces: 1811.
Non-orthogonality check OK.
<<Writing 1811 non-orthogonal faces to set nonOrthoFaces
Face pyramids OK.
***Max skewness = 10.5582, 31 highly skew faces detected which may impair the quality of the results
<<Writing 31 skew faces to set skewFaces
Coupled point location match (average 0) OK.
Failed 1 mesh checks.
checkMesh
Mesh stats
points: 405030
faces: 1103934
internal faces: 1053816
cells: 352163
faces per cell: 6.12713
boundary patches: 72
Checking geometry...
Overall domain bounding box (-5 -4 0) (15 4 8)
Mesh (non-empty, non-wedge) directions (1 1 1)
Mesh (non-empty) directions (1 1 1)
Boundary openness (5.51186e-18 5.04519e-18 -6.12207e-16) OK.
Max cell openness = 9.08478e-16 OK.
Max aspect ratio = 40.9312 OK.
Minimum face area = 1.18487e-06. Maximum face area = 1.01432. Face area magnitudes O
Min volume = 8.64466e-09. Max volume = 1.00612. Total volume = 1279.67. Cell volumes O
Mesh non-orthogonality Max: 64.986 average: 9.93472
Non-orthogonality check OK.
Face pyramids OK.
***Max skewness = 9.93881, 11 highly skew faces detected which may impair the quality of the
<<Writing 11 skew faces to set skewFaces
Coupled point location match (average 0) OK.
Failed 1 mesh checks.
cfMesh
snappy
計算準備
このままだと発散
計算状況
ExecutionTime = 458.85 s
ClockTime = 828 s
ExecutionTime = 476.41 s
ClockTime = 704 s
参考
計算結果の例(速度場)
snappycfMesh
計算結果の例(圧力場)
cfMesh snappy
計算結果の例(y+)
snappycfMesh
まとめ
❏ motorBikeチュートリアルケースをcfMeshでメッシュ作成し、計
算実行できた。
❏ snappyHexMeshとの比較
❏ メッシュ生成時間、checkMesh品質は劣ったが、境界レイ
ヤーは格段に優れていた。
❏ 本例のようにポリゴンパーツが存在する場合には、
makeCfMeshSetting.pyの出力ファイルをベースに、比較的簡
単な手修正作業で設定ファイルの適合可能。
⇒makeCfMeshSetting.pyの機能拡張に組み込む予定。
処理の流れの概要まとめ
ポリゴンパーツ
ソリッドパーツ meshDict
Solids.stl Solids.fms
STL.ast STL.stl
STL.stl Solids.stl
2
1
3
4
6
7
8
マクロ実行(p.15-16)
エクスポート(p.14)
拡張子名変更(p.17)
ファイルの合体(p.25)
輪郭線処理(p.25)
パラメタ適合
(p.26-27)
4 重複面削除(p.18-23)
FreeCADへインポートする前に
実施しておくのがベター
5
5 ソリッド名変更(p.24)
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