プロジェクト

全般

プロフィール

CFDツール

CFDの作業と使用するツール

ツールの種類と用途

一般的には、数値流体力学の解析で使用するソフトウェアは計算の仕方にもよりますが主流は次の種類になります。

  • 解析対象の物体形状を作成するためのCAD(3次元CAD)
  • 物体形状の周囲を流れる流体の計算をするための格子(メッシュ、グリッド)を作成するためのCFDプリプロセッサー(メッシャー)
  • 流体力学計算をするためのCFDソルバー
  • 計算結果を可視化するためのCFDポストプロセッサー

計算量が多いため、昔は大型コンピュータで実行していましたが、計算機の能力が進歩してきたので、それほど多くはない格子であればPCでも実行できるようになってきました。

ツールは商用ツール(結構値段がする)が主流でしたが、最近ではオープンソースのツールも使われるようになっています。

3次元CAD

CFDプリプロセッサー

CFDソルバー

OpenFOAM

C++で書かれたオープンソースのCFDソルバーです。
http://www.openfoam.com/

CFDポストプロセッサー

ParaView

オープンソースのポストプロセッサーです。

CFDの作業と使用するデータフォーマット

Plot3D

流体力学計算で使用されるフォーマットの1つ。NASA AMES研究所のplot3dプログラムで使われている形式です。座標定義ファイルと物理量定義ファイルの対で流体力学計算結果を表現します。

書式

プレーンなしの3次元座標(XYZ)定義ファイル
X軸方向の点数 Y軸方向の点数 Z軸方向の点数
X0 X1 X2 ... Xn
Y0 Y1 Y2 ... Yn
Z0 Z1 Z2 ... Zn
  • nは、総点数(X軸方向の点数×Y軸方向の点数×Z軸方向の点数)

サンプル

XYZの3次元座標定義(ASCII、マルチパートなし)

4×3×1 のグリッド(x,y,z)が次のようにあったとします。

( 0,20, 5)-(10,20, 8)-(20,20,11)-(30,20,15)
    |          |          |          |
( 0,10, 3)-(10,10, 4)-(20,10, 6)-(30,10, 7)
    |          |          |          | 
( 0, 0, 0)-(10, 0, 2)-(20, 0, 3)-(30, 0, 4)

このグリッドの座標定義をPlot3D形式(の1つ)で表現します。

4 3 1
 0 10 20 30  0 10 20 30  0 10 20 30
 0  0  0  0 10 10 10 10 20 20 20 20 
 0  2  3  4  3  4  6  7  5  8 11 15

Paraviewでこの座標定義を読み込み表示した画面を下図に示します。

plot3d-1.png