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OpenFOAM の Windows へのインストール

更新:2022/4/20
OpenFOAM 9WSL 1

Windows(Windows 10 以降)では Windows Subsystem for Linux(以下 WSL)によって Linux 用のアプリケーションを実行することができます。ここではこの機能を利用して OpenFOAM の公式パッケージをインストールし、実行する方法を説明します。なお WSL には「WSL 1」と「WSL 2」の2種類がありますが今回は「WSL 1」を使用します。

Windows を最新状態に更新

Windows を WSL に対応した状態にするために以下の手順で Windows Update を適用します。

デスクトップ左下の検索で「Windows Update の設定」と検索し、設定画面を開きます。

「Windows Update の設定」の検索 「Windows Update の設定」の検索

「更新プログラムのチェック」ボタンをクリックします。最新状態でない場合は更新プログラムが表示されるので「更新」をクリックしてインストールを行います。

更新プログラムのチェック 更新プログラムのチェック

Windows Subsystem for Linux の有効化

デスクトップ左下の検索で「Windows の機能の有効化または無効化」と検索し、設定画面を開きます。

「Windows の機能の有効化または無効化」の検索 「Windows の機能の有効化または無効化」の検索

「Linux 用 Windows サブシステム」にチェックをいれてインストールを開始します。インストールが終了したら画面の指示に従ってマシンを再起動します。

Windows Subsystem for Linux の有効化 Linux 用 Windows サブシステムの有効化

Ubuntu のインストール

次に Linux のディストリビューションの1つである Ubuntu をインストールします。

デスクトップ左下の検索で「Microsoft Store」と検索し、Microsoft Store を起動します。

「Microsoft Store」の検索 「Microsoft Store」の検索

Microsoft Store ウィンドウ上部の検索で「Ubuntu」と検索し、「Ubuntu 20.04.4 LTS」を開きます。

「Ubuntu」の検索 「Ubuntu」の検索

「入手」を実行するとダウンロードが始まります。

Windows で Linux を実行する Ubuntu の入手

入手後、「開く」を実行すると WSL が起動します。

Ubuntu の起動 Ubuntu の起動

初回実行時のみインストール処理と、Unix ユーザーアカウントの作成が行われるので適当なユーザー名、パスワードでアカウントを作成します。以下の例ではユーザー名「MyName」としてアカウントを作成しています。パスワードは入力時には表示されないことに注意してください。

Installing, this may take a few minutes...
Please create a default UNIX user account. The username does not need to match your Windows username.
For more information visit: https://aka.ms/wslusers
Enter new UNIX username: MyName
New password:
Retype new password:
passwd: password updated successfully
Installation successful!
To run a command as administrator (user "root"), use "sudo ".
See "man sudo_root" for details.

Welcome to Ubuntu 20.04.4 LTS (GNU/Linux 4.4.0-19041-Microsoft x86_64)

	* Documentation:  https://help.ubuntu.com
	* Management:     https://landscape.canonical.com
	* Support:        https://ubuntu.com/advantage

	System information as of Sat Apr 16 20:09:25 JST 2022

	System load:    0.52      Processes:              7
	Usage of /home: unknown   Users logged in:        0
	Memory usage:   47%       IPv4 address for wifi0: 192.168.11.4
	Swap usage:     0%

1 update can be applied immediately.
To see these additional updates run: apt list --upgradable


The list of available updates is more than a week old.
To check for new updates run: sudo apt update


This message is shown once a day. To disable it please create the
/home/MyName/.hushlogin file.
MyName@MyMachine:~$

以上で Ubuntu のインストールが終了しました。以降、適当なフォルダを開き、エクスプローラーのアドレス欄に「wsl」と入力してエンターキーを押すとそのフォルダを作業フォルダとして Ubuntu の端末が起動します。

注意:Linux ディストリビューションを複数インストールしている場合はコマンドプロンプトで「wsl --set-default Ubuntu-20.04」と実行してデフォルトのディストリビューションを変更しておきます(参照:「WSL の基本的なコマンド | Microsoft Docs」)。

エクスプローラーから Ubuntu の端末を起動 エクスプローラーから Ubuntu の端末を起動

OpenFOAM のインストール

以下のコマンドで OpenFOAM のバージョン9がインストールされます。「openfoam9」の部分を「openfoam8」とするとバージョン8をインストールすることも可能です。

$sudo add-apt-repository http://dl.openfoam.org/ubuntu
$sudo sh -c "wget -O - http://dl.openfoam.org/gpg.key | apt-key add -"
$sudo apt-get update
$sudo apt-get install openfoam9

次に以下のコマンドでユーザー設定を行います。この設定はインストール後に1度だけ行います。OpenFOAM のバージョン8をインストールする場合は「openfoam9」の部分を「openfoam8」とします。

$echo "source /opt/openfoam9/etc/bashrc" >> $HOME/.bashrc
$source $HOME/.bashrc

インストールが終わったら動作確認を行います。「simpleFoam -help」と入力して以下の様にヘルプが表示されれば OpenFOAM は正常にインストールされています。

$simpleFoam -help

Usage: simpleFoam [OPTIONS]
options:
  -case <dir>       specify alternate case directory, default is the cwd
  -fileHandler <handler>
                    override the fileHandler
  -hostRoots <(((host1 dir1) .. (hostN dirN))>
                    slave root directories (per host) for distributed running
  -libs <(lib1 .. libN)>
                    pre-load libraries
  -listFunctionObjects
                    List functionObjects
  -listFvConstraints
                    List fvConstraints
  -listFvModels     List fvModels
  -listMomentumTransportModels
                    List momentumTransportModels
  -listScalarBCs    List scalar field boundary conditions (fvPatchField<scalar>)
  -listSwitches     List all available debug, info and optimisation switches
  -listVectorBCs    List vector field boundary conditions (fvPatchField<vector>)
  -noFunctionObjects
                    do not execute functionObjects
  -parallel         run in parallel
  -postProcess      Execute functionObjects only
  -roots <(dir1 .. dirN)>
                    slave root directories for distributed running
  -srcDoc           display source code in browser
  -doc              display application documentation in browser
  -help             print the usage

Using: OpenFOAM-9 (see https://openfoam.org)
Build: 9-b456138dc4bc

Xming のインストール

gedit や ParaView(paraFoam)、gnuplot といった Linux 用の GUI アプリケーションを WSL から使用するためには X サーバーが必要です。以下のリンクから Windows 用 X サーバー「Xming」をダウンロードしてインストールします。Xming が起動されるとタスク・トレイに Xming のアイコンが表示されます。

Xming バージョン 6.9.0.31 インストーラー

WSL 上で以下の様に環境変数 DISPLAY を設定すると表示先として Xming が指定されます。この設定は Xming インストール後に1度だけ行います。

$echo "export DISPLAY=:0" >> $HOME/.bashrc
$source $HOME/.bashrc

次に Windows ログイン時に自動で Xming が起動するように設定します。Xming インストールフォルダ(デフォルトでは C:\Program Files (x86)\Xming )の「XLaunch.exe」をダブルクリックして起動します。

「Multiple windows」、「Display number」として0が選択されていることを確認して「次へ」をクリックします。

ディスプレイ設定 ディスプレイ設定

「Start no client」が選択されていることを確認して「次へ」をクリックします。

Xming 起動方法 Xming 起動方法

「Clipboard」のみがチェックされていることを確認して「次へ」をクリックします。

パラメーター設定 パラメーター設定

「Save configuration」ボタンを押して、設定ファイル「config.xlaunch」をフォルダ「%APPDATA%\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Startup」に保存します。保存したら「完了」ボタンを押して設定を終了します。以上で次回以降、マシン起動にXmingが自動で起動します。

ParaFoam の起動 設定ファイルの保存
config.xlaunch の保存 config.xlaunch の保存

以上で Linux 用の GUI アプリケーションが実行できます。gedit、gnuplot がインストールされていない場合は以下のコマンドでインストールします。ParaView(paraFoam)は OpenFOAM インストール時に一緒にインストールされているのでここでインストールする必要はありません。

$sudo apt-get install gedit gedit-plugins
$sudo apt-get install gnuplot gnuplot-x11 gnuplot-doc libgd-tools

それぞれ以下のコマンドでウィンドウが正常に表示されることを確認します。

  • gedit
    $gedit &
    
  • gnuplot
    $gnuplot
    gnuplot>plot cos(x)
    gnuplot>quit
    
  • ParaView
    $paraview &
    

注意:「error while loading shared libraries: libQt5Core.so.5: cannot open shared object file: No such file or directory」というエラーメッセージが表示されて GUI アプリケーションが起動できない場合は、次のコマンドを実行してファイル libQt5Core.so.5 の ABI 情報を削除すると改善する可能性があります。

$sudo strip --remove-section=.note.ABI-tag /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libQt5Core.so.5

OpenFOAM 動作テスト

OpenFOAM のチュートリアルとして用意されている Pitz&Daily 問題を計算して OpenFOAM の動作を確認します。以下のコマンドを順次、実行します。

$cp -r $FOAM_TUTORIALS/incompressible/simpleFoam/pitzDaily .
$cd pitzDaily
$blockMesh
$simpleFoam
$paraFoam

「paraFoam」コマンドで ParaView(paraFoam)が起動し、計算結果が読み込まれます。まずウィンドウ左側にある「Apply」ボタンをクリックします。

ParaFoam の起動 ParaFoam の起動

続いてツールバーにある「Time:」を「3」に変更します。

時刻の選択 時刻の選択

最後にツールバーにあるコンボボックスで変数として「U」(速度)を選択します。すると図の様に 3D ビューに速度の大きさがコンター表示されます。

変数の選択 変数の選択

これで Windows への OpenFOAM のインストール、動作確認が終了しました。次回以降は以下の手順で OpenFOAM を使用することができます。

  1. 作業に使いたいフォルダをエクスプローラーで開く
  2. エクスプローラーのアドレス欄で「wsl」コマンドを実行
  3. OpenFOAM の各コマンド(blockMesh、simpleFoam、paraFoamなど)を実行。

アンインストール

インストールした OpenFOAM をアンインストールする場合は WSL 上で以下の様にします。OpenFOAM バージョン8をアンインストールする場合は「openfoam9」の部分を「openfoam8」とします。

$sudo apt-get purge openfoam9

Ubuntu そのものを Windows からアンインストールする場合はデスクトップ左下の検索で「プログラムの追加と削除」と検索し、「アプリと機能」で Ubuntu 20.04 LTS を検索してアンインストールします。

「プログラムの追加と削除」の検索 「プログラムの追加と削除」の検索
Ubuntu のアンインストール Ubuntu のアンインストール

参照