完全自動メッシング CFDソルバ CONVERGEによる『CONVERGEの紹介セミナー』開催のご案内～メッシング技術とモデル化の工夫により従来不可能であった作業効率と計算精度が同時に向上～

ご質問への回答集（Q&A) INDEX

• CONVERGE：格子制御
• CONVERGE：インターフェース
• CONVERGE：ソルバ機能
• FieldView V12.2：非定常エンジン燃焼評価と 自動評価システムの構築
• SCULPTOR V2：メッシュモーフィング技術による形状最適化設計への展開

CONVERGE：格子制御

1.計算中に格子数が変化しますが、圧縮や噴霧など、各行程やイベント毎の格子制御と格子数について教えて下さい。

1.格子制御の具体例をエンジン燃焼の検証例で示しました。圧縮中は粗く（5mm幅）、噴霧前には次第に細かくしています。この例（1/6セクターモデル）では格子数は600～45,000と大きく変化しています。また、格子数モニターの実例をエンジン以外への適用の資料中で示しました。その例ではほぼ格子数は一定です。

2.境界壁移動によって、壁近くで小さい格子が生成されることで、数値計算上の障害が起こりそうですが？

2.ご指摘の通り、小さな格子が生成されると、クーラン条件などで障害となります。CONVERGEでは、周囲格子体積の30%以下になった場合、周囲の格子と一体化させて対応します。これはソルバー内部の処理であり、ポスト処理での確認はできません。

CONVERGE：インターフェース

3.メインソルバ部分が現状TUIですが、GUIもあると便利ですが。

3.シンプルなTUIも便利であり、生産性は高いです。一方、GUIへの要求も理解できます。Windows関連のツールを用いて、目的に特化したGUIを開発することは困難ではなく、今後対応したいと思います。

4.汎用ポストプロセッサでは機能が多く操作が煩雑であり、専用のポストプロセッサがあると便利ですが。

4.CONVERGE専用のポストプロセッサはありませんが、FieldViewをカスタマイズすることで、FieldViewを意識させない専用ポストを弊社から提供することが出来ます。

CONVERGE：ソルバ機能

5.体積メッシュを保存せずに、非定常計算のリスタートに再現性を保障できるのですか？

5.表面形状のstlファイルと、ユーザーが明示的に指定するScaleとEmbeddingの範疇では、格子は完全に再現します。また、AMRは数値解依存ですが、タイムステップ内の反復により、数値解とAMRで制御された格子配置が収束するので、非定常計算リスタートの再現性が保障されます。

6.壁面境界条件に壁関数を用いますが、境界層格子ではなくカットセルを用いた場合、せん断方向速度のマッチングに問題が発生しませんか？

6.壁関数の説明図では、暗黙に局所座標を用い、境界層格子とせん断方向速度を図示します。しかし、一般の非構造格子ソルバもCONVERGEも、内部表現ではカーテシアン速度成分を用いており、斜めの壁面ではせん断方向速度成分に換算している点では同じです。格子形状は本質ではありません。

7.複雑形状、移動物体への対応性に優れていることは分かりました。剛体移動を与えるのではなく、流体力を考慮して運動を解くことはできますか？

7.剛体の６自由度ソルバ（6DOF）の機能は、現状はありません。

8.流体軸受けへの適用性は？

8.まず、流体力により軸の位置を計算することは、6DOFの機能が無いので出来ません。また、軸の位置を固定しても、壁面に沿った主流方向が明確な高レイノルズ数流れであるので、カットセルは適しません。次期バージョンで計画している境界層格子が期待できます。

9.直交格子であることが新技術なのでしょうか？

9.CFDの歴史では、直交格子はむしろ最も古いものです。しかし、最近はまた見直されています。直交格子とカットセルの組み合わせ応用事例は、最近数多く提案されていますが、CONVERGEに固有の工夫は、「メッシング技術とコールド流」の発表資料で説明しています。

10.「計算負荷が実用範囲内で格子依存性をほぼ排除」の意味は？

10.発表中のガイドラインに従えば、AMRを中心とした格子制御により、実用上の格子依存性をほぼ排除しています。AMR使用で格子数は増えますが、並列計算効率が良好であるため、8～16コア程度の実用並列度において、従来の非構造格子ソルバと同等の計算時間で収まります。

11.PCCI（Premixed Charge Compression Ignition、ディーゼルエンジンベースの予混合燃焼）やHCCI（Homogeneous-Charge Compression-Ignition combustion、予混合圧縮自己着火燃焼）に適用できますか？

11.開発元で実績があります。格子依存性の低減と、素反応解析などの普遍性のある物理モデルの採用により、チューニングではなく物理現象の予測を行うため、新型エンジンに適用出来ます。

FieldView V12.2：非定常エンジン燃焼評価と 自動評価システムの構築

12.任意の断面を作ることは可能か？

12.はい、Iso Surfaceには2種類存在し、等値面と任意の直交面を作成可能です。後者を利用することで、任意の角度をもった断面の作成が可能です。

13.自動評価システム構築にあたり、バッチ処理で並列実行は可能か？

13.はい、可能です。並列処理させるマシンはSMP、クラスタ型とも両方に対応しております。また、並列処理させるサーバ側にはグラフィックカードは必要ありません。

14.自動化の事例として、どのような事例をお持ちですか？

14.今回ご紹介させていただいた自動評価システムの構築、それをさらにデータベースシステムとの連携などような大規模のものから、画像を自動取得するようなものまでございます。

SCULPTOR V2：メッシュモーフィング技術による形状最適化設計への展開

15.構造解析や振動解析で求められた変形状態へ、流体解析モデル形状を変形させたいのですが、メッシュモーフィングによって行うことは可能ですか？

15.変位の情報をうまく与えれば可能と考えます。SCULPTORのASDボリュームを構成するコントロールポイント位置での変位情報を与えて変位させる形になります。

16.「ソルバとダイレクトリンク」とは、どのような意味でしょうか。

16.SCULPTORのメッシュモーフィングで変形されたメッシュデータを直接解析できることを意味します。メッシュ形状と共に、プリ処理で設定された計算条件と境界条件はモーフィング変形の前後で変わることはありません。

17.あまり大きい変位を与えると、形状が歪んで解析が不能になることがあるのではないでしょうか。

17.CONVERGEの形状データはSTL表面形状がベースになりますので、ボリュームメッシュを変形する場合に比べると大きい変位を与えることができます。ただし、元の形状に変形を加える仕組みですので、限界がございます。

18.変形が大き過ぎて解析メッシュが裏返った場合は、自動的に検知するのですか？

18.自動検知ではありませんので、最適化の実行前に変形範囲内でメッシュ品質確認機能をご使用ください。また、バッチモードの品質確認コマンド(elementcheck)から読み込んだメッシュの最小体積値をプロンプトに返し、かつ履歴ファイルに出力します。これを利用してバッチスクリプト上で変形後のメッシュに関して解析実行を行うか判断する処理ができます。