【空力計算】ラジコンボディの空力シミュレーション?OpenFOAMでできるのか?パッケージあれこれ【CFD】 

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CFD?

数値流体力学 (Computational Fluid Dynamics) 昔は、スーパーコンピュータでしかできなかったものが、身近なPCやCloudなどでできるという。

今の主流は、OpenFOAMというものらしい。 ということで、かれこれ実は3~4ヵ月あれを使ったり。。これを使ったりしてみて、やっとチュートリアルっぽいものを、動かしてみれたので、その苦労を忘備録として。。

ちなみに、チュートリアルで動かしたのは、アイキャッチ画像です。

OpenFOAM

OpenFOAMに関するインターネット上にある文献は、とても豊富。。豊富なんだけど、バージョンがいろいろだったり、使っているメッシュの切り方やLinux,Windowsなどいろいろな方法が記載されていて、何がなんだか分からない(笑)

日本語で、最近(2018年時点)のというと。。

PENGUINITIS - OpenFOAM 情報
PENGUINITIS - OpenFOAM

この情報が、とても親切です。無謀にもちょっとやろうとは思わないこと!ってきっちり書いてある(笑)一応、目を通してみると歴史的なことからいろいろ載ってて、何が必要か?が書かれています。

実験記録 No.02
大阪市在住プログラマ 翻訳したり、本読んだり。

この方はFreeCADとOpenFOAMの情報がのってて、自分でSTLファイルからOpenFOAMのデータ生成するWebアプリまで作られています。

XSim の紹介
OpenFOAM 用のウェブベース・プリプロセッサ― XSim:XSim の紹介

さらっと読むには、大杉(笑)

で・・原典にあたろう!と。。

OpenFOAMの文献の大元

OpenFOAM Foundationと OpenFOAM orgがあります。

OpenFOAM® - Official home of The Open Source Computational Fluid Dynamics (CFD) Toolbox
OpenFOAM - Features of OpenFOAM
OpenFOAM | The OpenFOAM Foundation
Home of OpenFOAM, the CFD software licensed free and open source only, by us — The OpenFOAM Foundation — managed and developed primarily by CFD Direct. #OpenFOA...

OpenFOAM (Open source Field Operation And Manipulation) とは、オープンソースの数値流体力学 (Computational Fluid Dynamics: CFD) ツールボックスである。 C++ で開発された偏微分方程式ソルバー開発用のクラスライブラリ、有限要素法のライブラリのようです。

非公式のOpenFOAM Wikiもあります。

OpenFOAMWiki

CFDのForumにもOpenFOAMのフォーラムがあります。

OpenFOAM -- CFD Online Discussion Forums
OpenFOAM - Topics related to the OpenFOAM software.

で、読んでいると。。もともとの図面を書いたり、メッシュ切ったり、流線を見たりというのは別のプログラムがいります。特に相性のいいツールチェーンってどれか??

そういうものを集めたパッケージが、また山ほどある。。状態。

OpenFOAMのGUI系を集めたページ

Bigginer用の説明資料。。これで何がいるのか?分かるかな?

「Open∇FOAM オープンソースCFDツールボックス ユーザガイド和訳Version 2.2.0」2013 年 6 月 10 日 一般社団法人 オープン CAE 学会

日本語のユーザーガイドです。

英語の最新版5.0のユーザーガイドPDF版はこちら

パッケージいろいろ

ここまで調べてみて。。メッシュを切るのは、GmeshCfmeshSnappyHexMesh 主流っぽい。結果をみるのはParaviewというのを使うみたい。

CADは、BlenderFreeCADSalomeなどなどの3D CADが使われているみたいで、STLファイルを吐き出せればいいようですが、拘束条件とか面が連続しているとかいろいろ条件があるようですね。

Linux系でOSから

CAEをLinux系というと。。CAELinuxが昔は有名でした。OpenFOAM自体は、Ubuntu系のようです。バイナリーパッケージもUbuntu用がデフォルトのようですね。

CAELinux

CAELinux

ちゃんと今もあるようです。OpenFOAMに関する情報やTutorialもかなり整備されています。

DEXCS for OpenFOAM

DEXCS

日本でパッケージ化されているもの。関西で勉強会がいろいろ行われているようです。OpenFOAM に関連するさまざまなツールが用意されているようです。SalomeというCADから出発するのかな? (Google画像検索

DEXCSのオープンテクニック - DEXCS Official Wiki

これを読むと、仮想風洞実験ができるようです。

「Open∇FOAM®初級体験コース」オープンCAEコンサルタント OCSE^2代表 野村 悦治

インストールから一連の使い方まで掲載されています。

Virtualboxでのインストールはここここに掲載されています。

インストールは、

DEXCS2016 for OpenFOAM環境構築(3) | オープンCAE勉強会@関西
mmer547です。 私の部屋は暖房がないのでこの記事書いてる時のPCが暖房替わりです。 さて、今回はDEXCSのインストールに移ります。 仮想マシンの設定 前回仮想マシンを準備しましたが今回はその細かい設定からスタートします。 まず、VirtualBoxの起動画面で、DEXCS2016の仮想マシンを選択(青色ハイライ...

この通りで、できました。注意点は、「Custom18のインストール」時にネットから切り離すだけでした。うまく動きます!!

チュートリアルは、ここからスタートすると、最後まで行けるはずですが。。なぜかうまくまだ行ってません(2018.6月現在)

HELYXos

HELYXos

Windows用もあるみたいですが、有償パッケージのようです。これも沢山情報でてきます。DEXCSには入っています。

Windows系からバイナリだけだと

Windows系のバイナリファイルは、以下の二つが新しいようです。

blueCFD-Core (blueCAPE)

blueCFD-Core

わりと頻繁にアップデートされるバイナリのようです。

  • FreeCADのアドオンである CFDOFは、blueCFD-Core でうごくようです。それは openSimに基づいてい ます。これはFreeCADのアドオンです。

インストールは結構苦労しますが、動きます。

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【空力計算】ラジコンボディの空力シミュレーション?FreeCAD CFDoFのチュートリアル【やっと動いた】
今回入れたCFDoF フォーラムがたっているので、最新情報は、以下から 開発情報 バグレポート 一般的な計算流...

OpenFOAM for Windows (CFD support)

CFD support

Version 5.0 ベースの Windows バイナリがでている。これのTutorialになっているファイルが一番やりたいことに近いなぁ~

Sports Car CFD in OpenFOAM®
Sports Car CFD in OpenFOAM®

こちらは、インストールは一番簡単ですが、ツールチェーンがインストールされないので、あとあとめんどくさいです。

さてどれを入れるか?

候補としては、一番、やりたり例がのってる CFD support, 日本語のコミュニティがしっかりしてそうなDEXCSをやってみようと。。

CFD supportは?

ということで・・Cygwin上のOpenFOAMであるCFD supportのものを入れてみたわけですが・・情報が少なすぎるのと。CADファイルから、メッシュなどツールチェーンのことを知ろうとすると、有償チュートリアルになる(笑) 基本、どれもCAE系は有償チュートリアルで儲けるというビジネスモデルのようです。Tutorialフォルダに、いろんなファイルがあるので、そのまま動かすところまでは、ほとんど支障なくできました。が・・しかし。。OpenFOAMそのものを使う感じですので、かなり勉強しないと使え無さそうなので断念。

DEXCSは?

これ。。VirtualBoxで仮想化していれる方法があるので、入れてみたのですが・・安定しないし、今のところ、バグが沢山あるみたいで、一回動かすというところにたどり着けずに断念。

現状ではDEXCSが一番ツールチェーンが確立されていて、動かせるようです。

とりあえず、FreeCADをWorkBenchとするCFDOFにしてみることにしてみました。

でも・・これも。。。

すんなりとは、入らない様子。。(結構こいつも入れるだけで大変でした。でも唯一動いたのよねこれw)

まずは、Honda-3D デザインで、STLファイルを入手して・・FreeCADで表示

気持ちだけでも高めて行きましょう(笑) <おぃ!

つづく

JulianSchutsch/FOAMCAR
OpenFOAM in a race car. Contribute to JulianSchutsch/FOAMCAR development by creating an account on GitHub.

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