はじめに
DEXCSワークベンチ（DEXCS-WB）のDEXCS2024では、何とかsnappyHexMesh（SHM）にも対応したいと考えているが、ハック元であるCfdOFにおいてDexcsチュートリアルをSHMでメッシュ作成したらどうなるのか・・・調べてみた。
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まずはやってみる
先の記事で作成したDexcsチュートリアル用に再構築したモデルのメッシュコンテナにおいて、Mesh utility を❶「cfMesh」から❷「snappyHexMesh」に変更する。
そうすると、❸の赤枠で囲った部分が新たにメニューに加わり、snappyHexMeshの設定パラメタとして、
- Point in mesh
- No of cells between levels
- Relative edge refinment
- Edge detection
を指定するよう促される。Point in mesh 以外はデフォルト値をそのまま使えそうだが、Point in meshの値も「Search」ボタンを押せば自動で探してくれるようだ。
とりあえずこのまま❹「Write mesh case」以下cfMesh作成した時と全く同じ手順でメッシュ作成できた。
これもとりあえず「Paraview］で確認したメッシュ外観とチェックメッシュ結果を、以下にcfMeshで作成したものと対比して掲載しておく。
| cfMesh | SHM |
|---|---|
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わかったこと、気になった点
とりあえずやってみてわかった結果は概ね、一般的に云われるところの両者の得失比較、すなわち、
- レイヤー
圧倒的に cfMesh が優れている．SHM では多くの箇所で欠損があるのに対し，cfMesh ではほとんど見つからない． - 生成メッシュ数
細分化レベルの指定を同一に設定した場合に cfMesh の方が 2〜5 割程度多くなる． - メッシュ品質
SHM の方が良い．ただし，品質悪化部のレイヤーを欠損させることでこれを実現している．欠損させない設定では，cfMesh の方がまだ良い．
といったあたりがそのままあてはまって、まぁ、こんなものか・・・という反面、いくつか気になった点を列記しておく。
設定パラメタが物足りない
そもそもSHMのパラメタ設定方法について、Mesh utilty のプルダウンメニューを切り替えるだけで良いというのは嬉しいが、反面物足りなさも大きい。つまり、
- マルチリージョン指定できない
- エッジを個別に細分化指定できない
といったあたりである。
デフォルトパラメタも今一つ
また、全体外形エッジ部の局所的な欠落が気になって、GUIメニューのオプション（例えばEdge ditection の implicit/explicit）を変更してみたが、変化は無かった。これもかつての経験や、TreeFoamのSHM設定ツールを使用した場合にはそうなっていなかったので、CfdOFをDEXCS標準ツールとして採用するには、GUIメニューに現れないデフォルトパラメタの一部を変更したいところであり、引き続きデフォルトパラメタについて調査した。
パラメタのおさらい
ひとくちにSHMのパラメタといって、その全貌もよくわかっていなかった。色々調べたところ、OpenFOAM:User Guide のページにわかりやすく取りまとめたページがあったので、これをベースに、デフォルト値がどうなっているのかを整理した。その際に、CfdOFのデフォルト値に対して、TreeFoamのSHMメッシュツールでの値も比較参照できるようにした。
また、トップレベルエントリーとして、以下16項目あるが、
- castellatedMesh
- snap
- addLayers
- singleRegionName
- mergePatchFaces
- mergeTolerance
- keepPatches
- debug
- geometry
- Castellated mesh controls
- Snap controls
- Layer controls
- Mesh quality controls
- Debug flags
- Write flags
- Output flags
これらの全項目でない（ページ内リンクを使える項目のみ）である点、おことわりしておく。
Castellated mesh controls
| Keyword | Value type | CfdOF | TreeFoam |
|---|---|---|---|
|
refinementSurfaces.<geometryName> |
|||
|
refinementSurfaces.<geometryName>.level |
|||
|
refinementSurfaces.<geometryName>.regions |
|||
snapControls
| Keyword | Value type | CfdOF | TreeFoam |
|---|---|---|---|
addLayersControls
| Keyword | Value type | CfdOF | TreeFoam |
|---|---|---|---|
|
0 |
0 |
||
|
layers.<patchName> |
|||
|
layers.<patchName>.nSurfaceLayers |
|||
|
layers.<patchName>.expansionRatio |
|||
|
layers.<patchName>.finalLayerThickness |
|||
|
layers.<patchName>.firstLayerThickness |
|||
|
layers.<patchName>.thickness |
|||
|
layers.<patchName>.minThickness |
|||
|
0 |
0 |
||
Mesh quality controls
| Keyword | Value type | CfdOF | TreeFoam |
|---|---|---|---|
こうやって眺めて見ると、CfdOFにしろTreeFoamのメッシュツールにせよ、組み込んでいないパラメタも多く存在し、SHM用のパラメタの多いことに驚かされる。組み込んでいないパラメタは多分、大勢に影響ないと思われるが・・・
SHMパラメタ変更結果
CfdOFとTrrFoamのSHMパラメタの相違部を、試行錯誤で変更した結果、外形エッジ部の欠落を解消しすることが出来た。以下にTreeFoamの結果と併せて掲載しておく。因みに、変更した（TreeFoamの値に合致させた）パラメタは、addLayersControl/featureAngle であった。
| CfdOF（改） | TreeFoam |
|---|---|
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TreeFoamで最外周のメッシュがやや歪んでいるのは、ベースとしたblockMeshの設定に起因するものと考えられる。どちらもベースメッシュサイズを規定（本例では0.28としてある）すれば、全体寸法を読み取って、全体＋余裕分をオーバーラップするblockMeshDictを作成してくれるが、余裕の持ち方に違いがあって、具体的なblockMeshDictパラメタの違いは以下の通りであった。
まとめ
- Dexcsチュートリアル問題をCfdOFのSHMでメッシュ作成することが出来た。
- CfdOFのSHM作成機能は、cfMeshで作成できるメッシュを、単にSHMでも作成できるというものでしかなかった。
- CfdOFをDEXCSランチャーとして採用するには、デフォルトパラメタの変更も必要になる。