↑ページトップへ

トップ - 技術ドキュメント - XSim ユーザーマニュアル

チュートリアル:非定常な外部流れ

更新:2019/6/22

インポートした形状データの周りに解析領域を作り、OpenFOAM® 用の解析設定ファイルを作成する方法を説明します。

解析の概要

時速約 10 km の空気の流れの中におかれた模擬車体モデル(Ahmed body)の周りの非定常流れを5秒間分、計算します。

ParaFoam velocity result 解析結果

計算設定ファイルの作成

プロジェクトの作成

XSim を開き、プロジェクトの作成ダイアログでプロジェクト名として「MyProject」と入力し作成を押します。

プロジェクトの作成ダイアログ プロジェクトの作成ダイアログ

形状のインポート

このチュートリアルではあらかじめ用意された形状ファイルを使用します。次のリンク「tutorial-AhmedBody.zip」からZipファイルをダウンロードし、適当な場所に展開します。

「ファイルドロップ」タブでダウンロード・展開したファイル「AhmedBody.stl」をドラッグ&ドロップして読み込みます。読み込まれた形状は3Dビュー上に表示されます。

ファイルからの形状の読み込み ファイルからの形状の読み込み

「形状の追加」タブでタイプとして「直方体」を選び、最小座標に(-2, -1.5, 0)m、最大座標(5, 1.5, 1.5)m を設定します。追加を押します。3Dビュー下の表示切り替え「表示切り替え」アイコンで3D表示を半透明に切り替えることができます。

形状の追加 形状の追加
解析領域用の形状を追加(3Dビュー) 解析領域用の形状を追加(3Dビュー)

次へでメッシュ設定へ進みます。

メッシュ

  • 再分割設定

    「再分割設定」で範囲タイプとして「直方体」を選び、最小座標に(-0.1, -0.5, 0)m、最大座標(3, 0.5, 0.5)m を設定します。また再分割レベルを2に設定します。プレビューボタン「プレビュー」アイコンを押して形状を確認したら追加を押します。

    再分割設定(直方体) 再分割設定(直方体)
    再分割用の直方体領域 再分割用の直方体領域

    さらに「再分割設定」で範囲タイプとして「表面」を選び、アセンブリとして「AhmedBody」を選びます。再分割レベルは3に設定します。設定が終わったら追加を押します。

    再分割設定(表面) 再分割設定(表面)
  • レイヤーメッシュ設定

    厚み比率が0.3、領域が「選択されている領域」、レイヤー層数が3となっていることを確認し、ウィンドウ左側のナビゲーション・ビューで「AhmedBody」、「ZMin」をクリックして選択してから設定を押します。

    レイヤーメッシュ設定 レイヤーメッシュ設定

次へで解析の基本設定へ進みます。

基本設定

解析の種類を設定します。「非定常」を選択し終了時間を5秒に設定します。

基本設定 基本設定

次へで物性の設定へ進みます。

物性

流体の種類を設定します。物性値ライブラリーボタン「物性値ライブラリー」アイコンを押して表示されたダイアログで「Air(空気)」を選択してOKを押します。

物性設定 物性設定
物性値ライブラリーダイアログ 物性値ライブラリーダイアログ

次へで初期条件設定へ進みます。

初期条件

最終的な解を得るまでの計算時間を短縮するために、初期流れ場を設定します。物理量で「速度」を選び、値として(2.77, 0, 0)m/s を設定して設定を押します。

初期条件設定 初期条件設定

次へで境界条件設定へ進みます。

流れ境界条件

  • 流入境界

    領域として「選択されている領域」、タイプとして「流速指定」を選び、ナビゲーション・ビューで「XMin」を選択してから流速として(2.77, 0, 0)m/s を設定して設定を押します。

    流入境界条件 流入境界条件
  • 流出境界

    領域として「選択されている領域」、タイプとして「静圧指定」を選び、ナビゲーション・ビューで「XMax」を選択してから静圧として0 Pa を設定して設定を押します。

    流出境界条件 流出境界条件
  • 静止壁境界

    領域として「選択されている領域」、タイプとして「静止壁」を選び、ナビゲーション・ビューで「AhmedBody」、「ZMin」を選択してから設定を押します。

    壁境界条件 壁境界条件

流入境界と流出境界は3Dビュー上に矢印で表示されます。

3Dビュー上での流入境界と流出境界の表示 3Dビュー上での流入境界と流出境界の表示

次へで計算設定へ進みます。

計算設定

計算に使用するマシンの CPU コア数に合わせて並列数を設定します(例えば 4) 。

計算設定 計算設定

次へで出力設定へ進みます。

出力

今回の計算は非定常計算なのでタイプとして「指定時刻ごと」を選択し、間隔として1秒を設定します。

出力設定 出力設定

次へでエクスポートページへ進みます。

エクスポート

これで全ての設定が終わりました。エクスポートボタンをクリックして解析設定を zip 圧縮された OpenFOAM ケースのディレクトリ「MyProject.zip」としてエクスポートします。 zip ファイルのダウンロードはただちに開始されます。

エクスポート エクスポート

計算の実行

ダウンロードした「MyProject.zip」を展開します。ケース・ディレクトリ内に bash スクリプト「Allrun」があります。以下のコマンドでこのスクリプトを実行してメッシュの作成と OpenFOAM ソルバーの実行を行います。

./Allrun

実行しているマシンがデスクトップ環境で、gnuplot がインストールされている場合にはモニタリング用に残差収束グラフが表示されます。

モニタリング用グラフ モニタリング用グラフ

計算結果の確認

計算が終了したら以下のコマンドで ParaView を実行してメッシュと計算結果を可視化できます。

paraFoam

まずメッシュです。

物体表面のメッシュ 物体表面のメッシュ
流れ方向断面でのメッシュ 流れ方向断面でのメッシュ
流れ方向断面でのメッシュ(拡大) 流れ方向断面でのメッシュ(拡大)

流速、圧力の分布は以下の様になります。

流速分布 流速分布
流速分布(空間側のみ) 流速分布(空間側のみ)
圧力分布 圧力分布
圧力分布(空間側のみ) 圧力分布(空間側のみ)