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オープンCAEコンサルタント OCSE^2
代表 野村 悦治
2022/10
1
はじめての DEXCS2022 for
OpenFOAM?
Disclaimer: OPENFOAM ? is a registered trade mark of OpenCFD Limited, the producer of the
OpenFOAM software and owner of the OPENFOAM ? and OpenCFD ? trade marks. This
offering is not approved or endorsed by OpenCFD Limited.
1. Lesson 1
まずは使ってみる
2. Lesson 2
解析モデルの変更方法
3. Lesson 3
解析ソルバーの変更方法
2
DEXCSランチャーの起動
ダブル
クリック
ダブル
クリック
1
2
DEXCSツールバー
3
DEXCS-WB ツールバー
DEXCS-WB
(ワークベンチ)
DEXCSランチャーの嬉しさ
仮想風洞試験が、ボタンを順番に押して
いくだけで実行可能
コマンドライン入力は一切不要
GUIエディタでパラメタ変更可能
(パラメタファイルの収納場所?名前を知らなくても
解析ステージ毎にボタンを順番に押していけばよい)
解析対象
解析領域
(仮想風洞)
メッシュ
細分化領域
4
モデル確認
視方向平行移動:
マウスホイールボタンを押しながらドラッグ
視方向回転:
マウスホイールボタンを先に押し、右ボタンを押しながらドラッグ
拡大?縮小:
マウスホイール回転
解析対象
メッシュ
細分化領域
解析領域
(仮想風洞)
5
メッシュ作成用形状モデルの要点
● 流体領域モデルを個別に作成する必要無し
● 複数のパーツで囲まれた領域中に閉空間が存在
すれば良い
● 閉空間が複数存在する場合
○ snappyHexMeshでは、領域内部点を指定
○ cfMeshでは自動判定
● 個別のパーツの名前に応じて境界の名前が付く
● 他のCADで作成?インポートしたSTLパーツはソ
リッド化する必要有
6
閉空間が1つの場合に
も必要
推奨メッシュ生成法のp.39を参照
解析条件(デフォルト設定)
inlet outlet
walls
Dexcs
inlet : 流入境界
Uin=10m/s
outlet : 流出境界
P=0
walls : スリップ壁
Dexcs :壁
すべり無し、壁法則
確認?変更
は可能(後述)
メッシュデータと、流体特性等の
定義ファイルを収納
計算制御方法や、ポスト処理
方法の定義ファイル等を収納
Field変数ファイルを収納
定常非圧縮性ソルバー
(simpleFoam)
の標準的なパラメタセット
空力係数計算用パラメタセット等
cfMeshによるメッ
シュ作成
nu(動粘性係数)
= 1.54e-5 m2/s
kEpsilon乱流モデル
DEXCSでは メッシュ作成時に自動作成
注:既存パラメタセットが存在する場合はそのまま利用(自動作成しない)
OpenFOAMの標準パラメタセット
デフォルトのパラメタセット
7
cfMesh作成原理と
主要パラメタ?Dictファイルの概要
対象領域定義ファイル
(fms形式)
細分化レベル
レイヤー
DEXCSでは DEXCS-WBで fms,Dictファイルを自動作成
8
解析コンテナ
メッシュ作成コンテナ
ソルバー実行コンテナ
1
2
解析コンテナの作成
解析コンテナ作成
9
確認:
出力先と雛形
ケースファイル
(変更可能)
メッシュ作成タスク画面
10
2
2
ファイルマネージャが起動
FreeCADは通常mm(ミリ
メートル) でモデル作成
?OpenFOAMでm(メート
ル) 解釈
mm解釈させる場合に0.001
モデルの全体サイズからの
推奨値(変更可能)
同一パーツ上でエッジ
(輪郭線)判定閾値
cfMeshのオプションパラメタ
ダブルクリック
1
2Dメッシュ作成可能
(但し、本モデルでは不可)
dexcsPlusの、aeroFoil,
wingMotionが参考になる
メッシュ細分化コンテナの作成
11
1
メッシュ細分化
コンテナ作成
2
メッシュ細分化コンテナ
メッシュ細分化設定
(面の細分化)
12
オプションパラメタ
(変更可能)
1
対象にチェック
3
7
5
(確認)
Dexcs
がリストアップ
細分化レベルと実セル
サイズは連動
どちらかの指定でよい
対象パーツの複数指定は可能。但し細分化方法も同一になる。
細分化方法を変えたパーツを追加したい場合は、細分化コンテナを追加して指定
2
4
6
Patch種別を指定
メッシュ細分化コンテナの追加
13
1
メッシュ細分化
コンテナ作成
2
メッシュ細分化設定
(領域細分化)
14
1
2
5
チェック
6
7
対象を選択
3
4
メッシュ作成 / 実行
15
ダブルクリック
1
2
3
メッシュ作成が完了すると、
ボタンが有効になる
メッシュ確認 / Paraview
16
メッシュ確認 / Paraview
17
視方向回転:
マウス左ボタンを押しながらドラッグ
視方向移動:
マウスホイールボタンを押しながらドラッグ
拡大?縮小:
マウスホイール回転
1
2
3
6
5
4
メッシュ確認(断面詳細)
2
視方向回転:
マウス左ボタンを押しながらドラッグ
視方向移動:
マウスホイールボタンを押しながらドラッグ
拡大?縮小:
マウスホイール回転
18
表示?非表示
1
メッシュ確認 / チェックメッシュ
19
Max skewness エラーが生じる場合もある
が、よほど大きかったり( >10)、数が多く
(>10)なければ大丈夫
マルチスレッド計算では、メッシュ数やメッ
シュ品質値がメッシュ作成の都度多くの場
合、微妙に変化する
流体特性
1
nu(動粘性係数)
= 1.54e-5 m2/s
kEpsilon乱流モデル
20
2
3
計算制御
定常非圧縮ソルバー
(simpleFoam)
の標準的なパラメタセット
ポスト処理用パラメタセット等
21
1
2
3
2
3
境界条件
22
1
23
inlet : 流入境界
Uin=10m/s
outlet : 流出境界
P=0
wall : スリップ壁
Dexcs :壁
すべり無し、壁法則
境界条件(確認)
計算実行スクリプト作成
1
3
24
3
ダブルクリック
2
計算実行
計算
終了
(数分)
1
2
25
計算結果 / Paraview
1
26
計算結果 / Paraview
1
2
27
3
計算結果 / 領域再構築?Paraview
1
2
28
3
計算結果 / Paraview?Stream Tracer
1
2
29
3
Dexcsプロットツール(postProcessor)
30
1
2
3
プロット例 1, 2
31
プロット例 3, 4
32
プロット
(新規)
33
1
1
2
4
3
変更箇所
計算の初期化
34
1
3
1
3
2
メッシュデータ
(polyMeshフォルダに収
納)は削除されません
1. Lesson 1
まずは使ってみる
2. Lesson 2
解析モデルの変更方法
3. Lesson 3
解析ソルバーの変更方法
35
解析モデルの変更チュートリアル
36
標準チュートリアル 解析対象を球に変更
別フォルダ
にて解析実行
DEXCS/
dexcsTutorial
フォルダ
にて解析実行
変更元モデルにてFreeCAD起動
37
ダブルクリック
1
解析コンテナ削除
Deleteキー
38
1
2
変更対象パーツ削除
(DEXCS)
Deleteキー
Deleteキー
39
1
2
寸法確認
( -7 -5.5 -1.8 )
40
mm(ミリメートル)で作成されているが、
OpenFOAM上ではm(メートル)で解釈される
注:寸法確認に作成した距離コンポーネントはメッシュ作成
時には削除または非表示にしておくこと。
Part ? 球の追加と適合
41
2
5
3
サイズや配置の数値には正解はないので、ケースバイケースで変更しても OK
1
4
(注)パーツの名前(Label)
の日本語は不可
6
7
regionBoxの適合
42
3
2.0 mm に変更
視点を変えて配置確認
2
1
サイズや配置の数値には正解はないので、ケースバイケースで変更しても OK
CADモデル完成?sphereInWindTunnel
2
4
3
1
5
43
解析コンテナ作成
2
1
2
44
メッシュ細分化コンテナ
45
変更箇所
2
1
3
4
メッシュ作成
46
1
3
2
ダブルクリック
メッシュ確認
47
1
3
2
4
境界条件の適合(grideditor起動)
48
1
3
2
4
解析対象の名前変更に
応じた適合が未実施で
あるという意味
49
DEXCSのテンプレートケースを使う場合には、 type
wall; の境界条件は自動的にすべりなし壁の条件が付
与されるので、空欄のままでも OK
Properties(constant)の適合
50
1
3
2
51
U:速度(=10)
D:代表寸法
(球の直径=1)
nu:動粘性係数
RAS
↓
laminar
に変更
RASの場合有効
kEpsilon /
kOmegaSST
本例では、Re=100
レイノルズ数
1.54e-05
↓
1.0e-01
に変更
Dict(system)の適合
52
1
3
2
(p U k) ? (p U)
(laminar計算時)
Decxs
? sphere
53
計算実行
54
3
2
ダブルクリック
1
結果の可視化1
55
2
1
結果の可視化2
56
3
2
1
1. Lesson 1
まずは使ってみる
2. Lesson 2
解析モデルの変更方法
3. Lesson 3
解析ソルバーの変更方法
57
解析ソルバーの変更チュートリアル
58
解析対象を球に変更
別フォルダにて
pimpleFoam
(非定常計算)を実行
解析モデル変更チュートリアル
simpleFoam
(定常計算)を実行
変更元モデルにてFreeCAD起動
59
ダブルクリック
新規解析コンテナ作成
60
1
2
新規解析コンテナ?出力先変更
61
1
3
2
5
4
6
62
新規解析コンテナ?テンプレート変更
1
3
2
5
4
6
/usr/lib/openfoam/openfoam2206/incompressible/pimpleFoam/RAS/pitzDaily
63
(参考)pitzDaily チュートリアル
"An experimental study of combustion: The turbulent structure of a reacting shear layer formed at a
rearward-facing step.", Robert W. Pitz and John W. Daily, 1981(PDF)
inlet
outlet
basic/potentialFoam/pitzDaily
basic/scalarTransportFoam/pitzDaily
compressible/rhoPimpleFoam/LES/pitzDaily
incompressible/adjointShapeOptimizationFoam,pitzDaily
incompressible/pimpleFoam/RAS/pitzDaily
incompressible/pisoFoam/LES/pitzDaily
incompressible/pisoFoam/LES/pitzDailyMapped
incompressible/simpleFoam/pitzDaily
incompressible/simpleFoam/pitzDailyExptInlet
lagrangian/kinematicParcelFoam/pitzDailyWithSprinklers
様々なチュートリア
ルにて検証
(OpenFOAM)
メッシュ細分化コンテナのコピペ
64
右クリック
? コピー
sphere の
チェックを外す
右クリック
? 貼り付け
1
3
2
4
4
同様に
Meshrefinement00
をコピペ
5
メッシュ作成
65
2
3
ダブルクリック
1
境界条件の適合(grideditor起動)
66
1
3
2
3
解析対象の名前変更に
応じた適合が未実施で
あるという意味
境界条件の適合(grideditor起動)
67
DEXCSのテンプレートケースを使う場合には、 type
wall; の境界条件は自動的にすべりなし壁の条件が付
与されるので、空欄のままでも OK(p.49)
DEXCSのテンプレートケースでない
ので、全カラム適合が必要
参照ケースの grideditor 起動
68
1
2
dexcs標準チュートリアル
ケースを選択
3
4
6
7
5
境界条件のcellコピー ? 貼り付け
69
Dexcs, wall
Uからkまでを選択
参照ケースで開いた
gridEditor
sphereの
U cellを選択
マウス右クリック
? cell コピー
マウス右クリック
? cell 貼付け
3
5
2
1
4
同様にcellコピー
7
6
更新ケースで開いた
gridEditor
境界条件の適合完了
70
1
保存 終了
3
2
他の同等内容cellからコピー
空力係数計算用パラメタセット
(forceCoeffs)
71
解析モデル変更チュートリアル
空力係数計算用パラメタセット
(forceCoeffs)は解析モデル変更
チュートリアル(
定常計算用)からコピー
72
Dict(system)の適合
1
3
2
73
0.3 ? 5 に変更
0.01 ? 0.1 に変更
空力係数計算用に追記
3
2
74
Properties(constant)の適合
1
75
U:速度(=10)
D:代表寸法
(球の直径=1)
nu:動粘性係数
本例では、Re=1000
レイノルズ数
RAS
↓
laminar
に変更
1.0e-05
↓
1.0e-02
に変更
計算実行
2
76
3
4
ダブルクリック 1
計算状況モニター
77
横軸の数字はステップ数
計算終了
(10分程度)
78
結果の可視化
1
79
空力係数の
プロット(1/2)
1
3
2
4
変更箇所
80
空力係数の
プロット(2/2)
1
3
2
変更箇所
Let’s smart OpenCAE
presented by
81

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