バスケットボール メッシュ生成

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1. バスケットボール
   メッシュ生成
   blockMesh snappyHexMesh
   2021年11月25日
   OpenFOAM
   

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2. バスケットボールのモデル作成 • FreeCAD
   メッシュ作成
   • blockMesh
   • snappyHexMesh
   解析設定 • OpenFOAM
   計算実行 • OpenFOAM
   結果処理 • Paraview
   プリ処理
   ソルバ
   ポスト処理
   

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3. basketball.stl
   internalWall-sphere.stl
   internalWall-sphere.stlとbasketball.stlの
   境界にz軸まわり回転流れを与える
   モデル作成 解析条件
   

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4. /opt/OpenFOAM/OpenFOAM-
   v2012/tutorials/incompressible/simpleFoam/motorbike
   から作業ディレクトリにチュートリアルをコピーする。
   mnt/c/work/openfoam/20211010_basketball_flow/002_mesh_create
   |--motorBike
   | |--0.orig
   | | |--U
   | | |--include
   | | | |--fixedInlet
   | | | |--frontBackUpperPatches
   | | | |--initialConditions
   | | |--k
   | | |--nut
   | | |--omega
   | | |--p
   | |--Allclean
   | |--Allrun
   | |--constant
   | | |--transportProperties
   | | |--triSurface
   | | | |--README
   | | |--turbulenceProperties
   | |--system
   | | |--blockMeshDict
   | | |--controlDict
   | | |--cuttingPlane
   | | |--decomposeParDict.6
   | | |--ensightWrite
   | | |--forceCoeffs
   | | |--fvSchemes
   | | |--fvSolution
   | | |--meshQualityDict
   | | |--snappyHexMeshDict
   | | |--streamLines
   | | |--surfaceFeatureExtractDict
   | | |--topoSetDict
   | | |--wallBoundedStreamLines
   ファイル構成
   

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5. 「mesh1」「mesh2」フォルダを作成
   「0.orig」「 constant」「 system」フォルダを「mesh1」「mesh2」にコピーする
   

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6. 「mesh1」フォルダに移って「blockMesh」を実行する。
   「a.foam」ファイルを生成してparaviewでメッシュを確認する。
   

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7. 「 basketball.stl 」「 internalWall-sphere.stl 」が大きすぎるため1/1000倍にする。
   計算領域が大きすぎるので「blockMeshDict」を
   変更して計算領域を変更する
   

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8. /*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*¥
   ========= |
   ¥¥ / F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   ¥¥ / O peration | Website: https://openfoam.org
   ¥¥ / A nd | Version: 8
   ¥¥/ M anipulation |
   ¥*---------------------------------------------------------------------------*/
   FoamFile
   {
   version 2.0;
   format ascii;
   class dictionary;
   object blockMeshDict;
   }
   // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
   convertToMeters 1;
   vertices
   (
   ( -0.20 -0.20 -0.20) //0 /400mm
   ( 0.60 -0.20 -0.20) //1
   ( 0.60 0.20 -0.20) //2
   ( -0.20 0.20 -0.20) //3
   ( -0.20 -0.20 0.20) //4
   ( 0.60 -0.20 0.20) //5
   ( 0.60 0.20 0.20) //6
   ( -0.20 0.20 0.20) //7
   );
   blocks
   (
   hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (80 80 80) simpleGrading (1 1 1)
   //1mesh_5mm
   );
   edges
   (
   );
   blocks
   (
   hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (80 80 80) simpleGrading (1 1 1)
   //1mesh_5mm
   );
   edges
   (
   );
   boundary
   (
   //patch
   x_min_1
   {
   type patch;
   faces ((0 4 7 3));
   }
   x_max_1
   {
   type patch;
   faces ((1 2 6 5));
   }
   Constant/blockMeshDict
   y_min_1
   {
   type symmetryPlane;
   faces ((0 1 5 4));
   }
   y_max_1
   {
   type symmetryPlane;
   faces ((3 7 6 2));
   }
   z_min_1
   {
   type symmetryPlane;
   faces ((0 3 2 1));
   }
   z_max_1
   {
   type symmetryPlane;
   faces ((4 5 6 7));
   }
   );
   //
   ***********************************************
   ************************** //
   

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9. 再度blockMeshを実行してparaviewでモデルを確認する。
   モデルのひな形としてはOK
   

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10. 計算領域のサイズ
    

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11. C:¥work¥openfoam¥20211010_basketball_flow¥002_mesh_create¥motorBike¥mesh1¥constant¥triSurface
    「constant/triSurface」 の中に「 basketball.stl 」「 internalWall-sphere.stl 」を入れておく。
    

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12. /*--------------------------------*- C++ -*---------------------------------
    -*¥
    |
    ========= |
    |
    | ¥¥ / F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD
    Toolbox |
    | ¥¥ / O peration |
    Version: v2012 |
    | ¥¥ / A nd |
    Website: www.openfoam.com |
    | ¥¥/ M
    anipulation | |
    ¥*--------------------------------------------------------------------------
    -*/
    FoamFile
    {
    version 2.0;
    format ascii;
    class dictionary;
    object snappyHexMeshDict;
    }
    // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
    //
    // Which of the steps to run
    castellatedMesh true;
    snap true;
    addLayers true;
    geometry
    {
    basketball
    {
    type triSurfaceMesh;
    file "basketball_mm.stl";
    }
    refinementBox
    {
    type box;
    min (-0.1 -0.1 -0.1);
    max ( 0.3 0.1 0.1);
    }
    }
    castellatedMeshControls
    {
    maxLocalCells 100000;
    maxGlobalCells 2000000;
    minRefinementCells 10;
    maxLoadUnbalance 0.10;
    nCellsBetweenLevels 3;
    features
    (
    );
    refinementSurfaces
    {
    basketball
    {
    // Surface-wise min and max refinement level
    level (1 1);
    }
    }
    // Resolve sharp angles
    resolveFeatureAngle 60;
    refinementRegions
    {
    // refinementBox
    // {
    // }
    }
    locationInMesh (0.5 0.0 0.0); // Inside point
    allowFreeStandingZoneFaces true;
    }
    constant/snappyHexMeshDict
    

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13. constant/snappyHexMeshDict
    snapControls
    {
    nSmoothPatch 3;
    tolerance 2.0;
    //- Number of mesh displacement relaxation iterations.
    nSolveIter 300;
    nRelaxIter 5;
    nFeatureSnapIter 10;
    //- Detect (geometric only) features by sampling the surface
    // (default=false).
    implicitFeatureSnap false;
    //- Use castellatedMeshControls::features (default = true)
    explicitFeatureSnap true;
    //- Detect points on multiple surfaces (only for explicitFeatureSnap)
    multiRegionFeatureSnap false;
    }
    // Settings for the layer addition.
    addLayersControls
    {
    // Are the thickness parameters below relative to the undistorted
    // size of the refined cell outside layer (true) or absolute sizes (false).
    relativeSizes true;
    // Per final patch (so not geometry!) the layer information
    layers
    {
    "basketball"
    {
    nSurfaceLayers 5;
    }
    }
    // Expansion factor for layer mesh
    expansionRatio 1.0;
    finalLayerThickness 0.3;
    minThickness 0.1;
    nGrow 0;
    featureAngle 150;
    slipFeatureAngle 30;
    nRelaxIter 3;
    // Number of smoothing iterations of surface normals
    nSmoothSurfaceNormals 1;
    // Number of smoothing iterations of interior mesh movement direction
    nSmoothNormals 3;
    // Smooth layer thickness over surface patches
    nSmoothThickness 10;
    // Stop layer growth on highly warped cells
    maxFaceThicknessRatio 0.5;
    maxThicknessToMedialRatio 0.3;
    minMedialAxisAngle 90;
    nBufferCellsNoExtrude 0;
    nLayerIter 50;
    }
    

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14. constant/snappyHexMeshDict
    // Generic mesh quality settings. At any undoable phase these determine
    // where to undo.
    meshQualityControls
    {
    #include "meshQualityDict"
    // Advanced
    //- Number of error distribution iterations
    nSmoothScale 4;
    //- Amount to scale back displacement at error points
    errorReduction 0.75;
    }
    // Advanced
    // Write flags
    writeFlags
    (
    scalarLevels
    layerSets
    layerFields // write volScalarField for layer coverage
    );
    // Merge tolerance. Is fraction of overall bounding box of initial mesh.
    // Note: the write tolerance needs to be higher than this.
    mergeTolerance 1e-6;
    

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15. snappyHexMeshを実行
    checkMeshを実行してメッシュ品質に問題がないかを確認する
    

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16. モデルのひな形としてはOK
    paraviewでモデルを確認する。
    

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17. 「sHM」にsnappyHexMeshで作成したメッシュファイルを保存しておく。
    「3」の中のファイルだけをconstant/polyMeshの中に保存する。
    

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