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標準的なOpenFOAM運用との決定的な違い
標準的なOpenFOAM運用に対し、本システムは「ワークフロー」において以下の優位性のある初心者に優しいシステムです。
| 比較項目 | 標準的なOpenFOAM運用 | 本システム CrazyEasyFluidAnalysisSystem (OpenFOAM13 + cooyou.org独自アプリ) |
|---|---|---|
| 学習コスト | 参考書籍内容そのままでも動かないことも多く、初心者はどうしようもなくなる。一般的にOpenFOAMの学習コストは高いとされる。 | XML定義（サンプルを見れば容易に理解できます）と結果の確認方法を習得すればいいだけなので、学習コストはとても低い。 |
| Linuxでの操作 | OpenFOAMはLinux上で動作するため、さまざまな作業をLinux上で行う必要があり、Linux初心者は慣れないOSの操作だけで四苦八苦。 | OpenFOAMを利用したLinux上での操作は最小限のコマンド実行だけでいい。他のほとんどの作業はWindows上で可能（Linux上でも可能）。（Linux自体もWindows内で動作可能なのでLinux機は別途必要なし。ParaViewはWindows版もあります） |
| 操作体系 | 複雑な手動操作。モデリング、設定ファイル作成、複数の実行ステップが必要 | シンプルなXML定義だけであとは一連作業の自動実行 |
| 形状作成 | 外部CADソフトやモデリングソフトでのでの精密な作図が必須。手動での品質調整に膨大な工数 | XML定義で6面体（開始面、終了面定義だけ）の組み合わせでの形状生成。形状作成はWebアプリで完結。 |
| 部分的動的破壊 | 解析開始時に固定が基本。動的破壊は実装が難しい。指定時刻での破壊も難しい。 | 差圧が耐圧を超えたらドアを破壊する物理イベント連鎖を容易に実現。指定時間範囲になったら破壊判定する設定もXML定義で可能。 |
| メッシュ生成 | 手動での品質調整に膨大な工数 | XMLからSTLファイル作成はブーリアン演算もされて自動生成。メッシュも自動生成。部分的細分化レベルも自動。 |
| 設定ファイル作成 | 多種の設定ファイルを記述するのは初心者ではほぼ不可能。2系統のOpenFOAMがあり、さらにバージョンによっても記述フォーマットが異なるので正解に辿りつけない。 | XML定義に従って自動で生成 |
| 計算時間間隔 | 固定、または自動調整の2択。自動調整でもエラーで落ちることがしばしばあるのが実情。 | 複数の時間範囲において時間間隔をスケジューリング可能、計算がエラーになる場合はトレースバックで時間間隔が自動で調整されて自動リトライ。この機能だけでも導入する価値があります。 |
| 結果の確認 | 標準的に利用されているParaViewアプリでの確認。AVI動画出力は秒間フレーム数を指定して、フレーム画像を繋げた単純なもの。※ParaView ver5.10.0-RC1で確認 | OpenFoam準拠の結果も得られるためParaViewアプリでの結果確認も可能。独自機能としては、CSVファイル出力を標準実装、任意の複数の部屋、ドア、CSV列を選択して気温、気圧、風速等をグラフ表示できるアプリを完備。ParaView出力jpeg連番ファイルから時刻表示を付加して可変時間間隔に対応したMP4動画を生成。動画速度も任意に設定可能。 |
コア・テクノロジー
OpenFOAM13 （Foundation版）を採用
圧縮性流体におけるrhoPimpleFoamの高度な計算を行えます。（現時点でのソルバーは空気流でのrhoPimpleFoamのみ）
ManifoldライブラリでのSTL生成の自動化
計算エラーによるメッシュの破綻」が少ない、トポロジー的に堅牢 数学的に厳密な形状のブーリアン演算を組み込みことにより、部屋と部屋のドア接続が実現できてます。snappyHexMesh等のメッシュ生成失敗を最小限にします。
babylon.jsライブラリでのWebアプリ
XMLから３次元形状を編集できるWebアプリを実現。面の向きが確認しやすい親切設計。STLエクスポート機能もあるため、汎用的なモデリングソフトとしても使えるものです。また、汎用的なSTLビューアも独自に開発。
付属アプリケーション
pythonスクリプトで実行できるグラフ作成やMP4動画作成、動画、音声解析
実行環境(Ubuntu Linux)
Windows,Linux,macOS上のdockerで動作するdockerイメージのアーカイブを公開
ホストOS上のフォルダに結果が書き出されるため、確認はホストOSで行えます。最低限の定型的なコマンド実行のみをUbuntu Linuxで行いますのでLinux初心者でも問題なく使えます。
適切なソルバーの選定：rhoPimpleFoam の位置付け
OpenFOAMには用途に応じて多数のソルバーが存在しますが、本システムのメインターゲットとなる「急激な減圧」「音速に近い噴流」「断熱変化による温度低下」を同時に扱う場合は、rhoPimpleFoam が最適解となります。rhoPimpleFoamを実行するための設定は本システムでは自動作成されます。
| ソルバー名 | 物理特性 | 圧縮性 | 時間特性 | 本件への適応性 |
|---|---|---|---|---|
| simpleFoam | 定常・非圧縮 | × | 定常 | 不可。爆発的な変化を追えません。 |
| pimpleFoam | 非定常・非圧縮 | × | 非定常 | 不十分。空気の密度変化を無視してしまいます。 |
| rhoSimpleFoam | 定常・圧縮性 | ○ | 定常 | 不可。時系列変化を再現できません。 |
| rhoPimpleFoam | 非定常・圧縮性 | ○ | 非定常 | 最適。圧力波と密度変化を動的に計算可能。 |
| sonicFoam | 超音速・衝撃波 | ○ | 非定常 | 過剰。計算負荷が非常に高く不向き。 |