日本語のOpenFOAM(R)関連リソース

This offering is not approved or endorsed by OpenCFD Limited, the producer of the OpenFOAM software and owner of the OPENFOAM(R) and OpenCFD(R) trade marks. OPENFOAM(R) is a registered trade mark of OpenCFD Limited.

当研究室のOpenFOAM、Gmsh、ParaView関連著作制作物です。導入環境に合わせて自分で心ゆくまでカスタマイズ可能であり、ライセンス数の問題なく実習環境にデプロイメント可能であるオープンソースの利点を生かし、主に教育面での利用に力を入れています。

論文など

教材

マニュアル翻訳

ParaViewチュートリアル・バージョン3.8対応 (→ParaView Wikiへ)[2010/10/10更新]　ParaViewチュートリアル資料(バージョン3.8対応版)の日本語訳を、原著者の方々に了承頂いて、東京大学・今野氏の研究室の方々と一緒に作成しました。全106ページで、ParaViewの使い方に関する日本語資料としては、それなりにまとまったものであろうと思います。前作「ParaViewチュートリアルバージョン3.6」からの主な変更点は、対応バージョンが3.6から3.8に、3.8の新機能であるFind Data、Python Traceに関する解説の追加です。

リンク先から、Japanese Translation of the ParaView Tutorial Version 3.8をダウンロードして下さい(30 MBytes強あります)。チュートリアルの実行に必要なデータも、リンク先からダウンロードできます。The ParaView Tutorial Data (in tar/gzip)またはThe ParaView Tutorial Data (in zip)をダウンロードして下さい。
gmshQuickstart (→OpenAcousticsプロジェクトサイトへ)　Gmshのマニュアル抄訳に多少の解説を加えて、下記「その他」セクションのOpenAcousticsサイトで公開しています。

講義資料

建築数理工学講義スライド(抜粋) [2010/1/29: 2009年度版に更新] [※本講義は2011年度における日本機械学会「計算力学技術者(2級)(固体力学分野の有限要素法解析技術者) 認定試験付帯講習(技能編)の代替としての公認CAE技能講習会」に認定されました]　学部2年生1学期で実施している授業のスライドのうち、ソフトウエアの使い方に関連した部分です。
- その1～その4: 略
- その5 [PDF] その5～8のケースデータは、下のcavityGhiaです。
- その6 [PDF]
- その7 [PDF]
- その8 [PDF]
- その9 [PDF] その9～10のケースデータは、OpenFOAM付属のsolidDisplacementFoam/plateHoleを、板厚だけ5 mmに変更して、ほぼそのまま使用しています。
- その10 [PDF]
- その11 [PDF]
- その12 [PDF]
- その13 [PDF]
- その14 [PDF] その14～15のソルバおよびケースデータは、下のpotentialWaveFoamをご利用ください。この回は、ParaViewのクイックリファレンス代わりになるかも？
- その15 [PDF]
講義資料 [PDF] [2008/4/18 更新]　上記講義科目用に作った‥‥のですが、上のスライドの方が使い勝手が良いと判明して、結局使っていない(^^;資料です。下記スタディ・スキルズ資料の拡大発展版です。

[2008/8/6] 長いので、分割版を作りました。
- 分割版第1章 (基礎事項) [PDF]
- 分割版第2章 (キャビティ流れの解析) [PDF]　ケースデータは、下のcavityGhiaです。
- 分割版第3章 (高層ビル周り気流の解析) [PDF]　ケースデータは、下のsimpleFoamMeansです。
スタディ・スキルズ資料「OpenFOAMを使ったシミュレーション」 [PDF] [2007/5/18 更新]　学部1年生1学期での小人数授業で、計算工学の入門的演習として、キャビティ流れの解析を行うための資料です。解析結果の可視化には、paraFoamより操作が簡単な、当研究室製作のgmshFoam (下を参照)を使用しています。1年生1学期前半の授業ということで、実質的に高等学校学習指導要領(微分方程式すら必修でない)の履修内容範囲内で解説しなければならないため、差分スキームの誤差がどうのこうのと言った、お定まりの理屈の話は一切抜きです。

ケースデータ

cavityGhia-20080807.tar.bz2

概要

上記建築数理工学講義資料・スライドで使用しているcavityケースのOpenFOAM 1.5対応版です。OpenFOAM付属のcavityケースとの主な違いとして、本ケースではGhia [1]におけるレイノルズ数100のケースと比較出来るよう、キャビティのサイズと動粘性係数を合わせています。20×20分割(cavity)、40×40分割(cavityFine)、20×20不等間隔(cavitySimpleGrade)の3ケースのメッシュを生成、icoFoamを実行し、Ghiaのデータと比較したグラフを生成します。比較データの詳細は、上記資料・スライドをご覧下さい。

対応バージョン

OpenFOAM 1.4.1、1.5

必要なソフトウエア

グラフ作成にはgnuplotが必要です。

実行方法

展開するとicoFoamというフォルダが作成されるので、そのフォルダで./Allrunを実行します。実行が終了すると、各ケースフォルダの下にグラフが*.png形式で作成されています。生成データの削除には./Allcleanを実行します。

参考文献

[1] Ghia, U., Ghia, K. N., Shin, C. T., High-Re solutions for incompressible flow using the Navier-Stokes equations and a multigrid method, Journal of Computational Physics, 48, pp. 387-411, 1982.
simpleFoamMeans-20080808.tar.bz2

概要

日本建築学会・流体数値計算による風環境評価ガイドライン作成WGによる、「市街地風環境予測のための流体数値解析ガイドブック　－ガイドラインと検証用データベース－」で定められたベンチマークテストケースCase Dを元にしたチュートリアルケースです。上記建築数理工学講義資料の高層ビル周り気流の解析で使用しているもののOpenFOAM 1.5対応版です。詳細は、上記講義資料PDFをご覧下さい。本ケースは、東京大学・今野雅氏から頂いたケースを元にしていますが、今野氏自身がOpenFOAM Wikiに投稿されたものの方が良く出来ているので、上記講義資料と対応させる必要の無い場合はそちらをおすすめします。

対応バージョン

OpenFOAM 1.4、1.4.1、1.5。ただし、1.5での利用にはこちらのautoRefineMeshのバグフィックスが必要です。

必要なソフトウエア

グラフ作成にはgnuplotが必要です。

実行方法

展開するとsimpleFoamMeansというフォルダが作成されるので、そのフォルダで./Allrunを実行します。実行が終了すると、windEnvironmentAroundHighRiseBuildingフォルダに、風洞実験との比較グラフであるvelocity.epsが作成されています。生成データの削除には./Allcleanを実行します。
caseB (→OpenFOAM Wikiへ)

概要

日本建築学会・流体数値計算による風環境評価ガイドライン作成WGによる、「市街地風環境予測のための流体数値解析ガイドブック　－ガイドラインと検証用データベース－」で定められたベンチマークテストケースCase Bを、当該書籍の付録「ベンチマークテスト実施要領」3.2節の計算実施要領に沿って解きます。

対応バージョン

OpenFOAM 1.7.x

必要なソフトウエア

gnuplot、python、setDiscreteFields

実行方法

アーカイブ内のREADMEを読んで下さい。

ソフトウエア

gmshFoam/gmsh2ToFoam (→OpenFOAM Wikiへ)

gmshFoamは上記演習・講義のために、オープンソースプリ・ポストプロセッサのGmshバージョン2.0.8を改良(主にOpenFOAMデータ・メッシュの読み書き機能を追加)して作成した、OpenFOAM学習用のプリ・ポストプロセッシング環境です。Gmshのポストプロセッシング機能はOpenFOAM標準ポストプロセッシングツールのParaViewと比べて、大規模データの処理に不向きな反面、画面やカラーコンターマッピングの色使いが美しく良く考えられており(学生にも受けが良い)、類似操作に必要な操作ステップ数が全般的にParaViewより少なく、簡単で使いやすく、したがって教えやすいのがメリットです。使い方は上記講義・演習資料をご覧下さい(日本語の数少ないGmsh使用法文書かも)。gmshFoamの評判1、評判2もご参考ください。

gmsh2ToFoamはgmshFoamのpolyMesh書き出しモジュール相当のツールで、オリジナルのgmshToFoamに比べ、physical regionの文字列ラベリング対応、renumberMesh相当の行列バンド幅圧縮機能などの付加的な機能を有します。

gmshFoam/gmsh2ToFoamのQ&Aは、こちらへどうぞ。

FoamX-cygwin for OpenFOAM 1.3 Unofficial Cygwin Port

本学部の教育用PCクラスタで利用可能なOSがWindowsオンリーであり、かつシステム兼アプリケーションドライブが僅か8GBytesしか無く、仮想環境上での動作が事実上不可能であるため、OpenFOAM-1.3のGUIであるFoamX、patchTool等をCygwinにポーティングしたものです。本ポーティングの成果物は最終的に、OpenFOAM Extensions ProjectからリリースされているOpenFOAM-1.4のCygwin版であるOpenFOAM-1.4-3.cygwin.src.tar.bz2に統合されました。下記のOpenFOAM native reader組み込みのParaViewと組み合わせれば、実質的にフルセットのOpenFOAMが、仮想環境でないWindows上で動きます。本学で実習環境にデプロイメントしたものは、この1.4-3.cygwin版をベースとしています。

上記FoamX-cygwin for 1.3のページは保存的な理由でのみ公開を続けていますので、OpenFOAM Extensions ProjectのVersion 1.4をご利用ください。リリースから少し時間が経っているため、最新のCygwin環境下でのインストールにあたっては多少の修正箇所があります。詳しくはQ&Aをご覧下さい(情報提供くださった各位に感謝)。

Parallelized reader for OpenFOAM file format for use with ParaView/VTK (→OpenFOAM Wikiへ)

[2010/6/24追記] このような熱烈ユーザさんの後押しを受けて、ParaView 3.8、VTK 5.6に含まれてリリースされました。Doxygenドキュメントはこちらとこちらです。

本学部の教育用PCクラスタで利用可能なOSがWindowsオンリーであるため、Cygwin上では技術的に実現困難であったparaFoamとほぼ同等の機能を、ParaView3/VTK側のOpenFOAMデータ読み込みモジュール(vtkPOFFReader/旧称vtkPOpenFOAMReader)として実装しました。むろんLinux、Mac OS X等でも利用可能です。

OpenFOAM-1.5/1.6付属の純正paraFoamと比べて、

動作が高速
領域分割(decomposePar-ed)ケースの並列読み込みに対応
OpenFOAMがインストールされていない/対応していない環境でも、ParaView単独で動作する

という特徴を有します。ただし、paraFoamとの完全互換を目指している訳ではなく、細かい部分でparaFoamと異なる動作が色々ありますので、インストールにあたっては、上記リンク先の注意をよくお読みください。基本的な使い方は、上記の建築数理工学講義資料をご覧下さい。Q&Aは、こちらへどうぞ。

本リーダは、Terry Jordan氏がParaView 2.6用に作りかけたまま放置されて誰も手をつけていなかった原作を、ほぼスクラッチから書き直し、実用的なレベルまで大幅改善したものです。また、パッチ選択・フィールド選択などのユーザインターフェイス部分は、Philippose Rajan氏のコントリビューションです。もともとは教育目的で制作しましたが、研究・開発等の現場的な利用をされる方も結構おられるようです(何故か、特にドイツからの反応が多い)。Elmerのお膝元、フィンランドのCSCでも利用頂いているようです。

対流流出境界条件(convectiveOutlet)コード(→OpenFOAM Message Boardへ)

上記リンク先掲示板スレッドの2007年9月5日の書き込みに投稿したコードです。非定常CFDでお手軽な無反射境界条件としてしばしば使われる、対流流出境界条件を実装しました。定式化は上記論文「日本音響学会建築音響研究会資料AA2007-27」を、インストールと使用法はtar.gz中のREADMEをご覧下さい。当方専門は音響解析ですので、専ら音響解析における吸音境界条件(定式化が全く同じ)として使っています。ですのでCFDではほとんどテストしていませんが、Message Boardでの評判を見る限り、そこそこ使えているようです。

この対流流出境界条件のように、離散化式さえ同じであれば、音響だろうとCFDだろうと、解析する対象の物理現象に関わらず同じコードが使えてしまうのがマルチフィジックスツールキットの面白いところです。

potentialWaveFoam (→OpenFOAM Wikiへ)

上記論文および、講義スライド「その14」「その15」で使用している、音響伝搬解析ソルバ、上記convectiveOutlet境界条件(音響インピーダンス境界条件として使用)、サンプルケースのセットです。[※サンプルケースは、財団法人小林理学研究所のタイプII試験室をモデルにさせて頂いています。形状データ提供と公開許可にお礼申し上げます。]

その他

OpenFOAMとあまり関係無いですが、折角なので。

OpenAcousticsプロジェクト　音響数値シミュレーションのオープンソース化を目指して、有志で活動中です。オープンソースのプロジェクトはどうしてもドキュメントが手薄になりがちとの教訓から、ドキュメント先行で、今のところは専ら、シミュレーション理論と実装の解説PDFブックが先に出来ているプロジェクトです(^^;
ElmerOverview.pdf (Overview of Elmerの日本語訳)　フィンランド製の有力なマルチフィジックス対応オープンソースFEMコードである、Elmerの概要マニュアルを翻訳してみました。
pseudoReader.tar.gz (ParaView readerのひな形)　ParaViewは、定められたプログラミングインターフェイス(API)に沿ってコードを書くことで、プラグイン(plugin)という形で機能を拡張することが出来ます。典型的なこの機能の用途が、標準で用意されていないデータ形式のデータを読み込むためのリーダ(reader)で、これによって自作のシミュレーションコードの吐き出したデータ等も読めるようになります。このパッケージは、そのための"お約束事"だけをプログラミングしたひな形です。本当はソースコード中にコメントとして色々解説を書き込むと役に立つのでしょうが、面倒なのでやってません。あまり参考にならないかもしれません。ビルド方法およびParaViewにロードする方法は、ParaView Wikiを参考にして下さい。
visit_jp.qm (VisIt日本語メニューリソース)　ParaViewと並ぶもう一つの高機能可視化ソフトであるVisItでは、バージョン1.10からQt準拠の国際化フレームワークが導入されました。とりあえずメインメニューのみの日本語化に手をつけてみたのが、このリソースファイルです。使い方、日本語化の方法、注意点、その他もろもろはvisit-users archiveで"Internationalization support"を検索して下さい。現状の日本語化は「とりあえずカタカナ語に直してみた」という段階なので、訳語の訂正を歓迎します(これは個人宛メールも歓迎です。連絡先アドレスはお手数ですが、リンク先から拾って下さい)。また「自分で日本語化を進めてみたい！」という殊勝な方は、Qt linguist入力ファイルのvisit_jp.tsをご利用下さい(注: 必ずvisit-users archiveを良く読んでご利用下さい)。VisIt 1.11ではこのリソースが配布物に含まれています。

連絡先

一般的なバグレポート、質問などのご連絡は、情報をコミュニティとして共有するため、

OpenFOAM Message Boardの当該スレッド
Google GroupsのOpenFOAMユーザ会グループ

のいずれかにお願いします。上記公開ソフトウエア類の個別の要件に合わせたカスタマイズ等については、個人的にコンタクト下さい。

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Takuya OSHIMA