OpenFOAM

【回転するバスケットボールまわりの流れ(2)】ボール周辺をblockMeshでメッシュ作成

こんにちは(@t_kun_kamakiri)(‘◇’)ゞ

本記事ではOpenFOAMのメッシュ生成ユーティリティであるblockMeshを使って球体まわりのメッシュを6面体で生成したいと思います。

こちらの記事のモデル作成です。

[ac-box06 title=”参考記事”]

【OpenFOAM】ゴルフボールはどう打ったら最もよく飛ぶのかf:id:inabower:20190324161635p:plain※モデルを頂きブログ記事での解説のお許しを得たので皆さんに共有いたします。

記事内で「SALOMEを用いて下図のようなメッシュを作成しました。全てヘキサで作成した後にrefineMeshにて一部をポリヘドラに細分化」と書いてありますが、当ブログではゴルフボールではなくバスケットボールまわりのメッシュ作成をします。また、全てblockMeshのみで作成するので記事内の作り方と異なります。

[/ac-box06]

最終的には以下のようになります。

バスケットボールは前回の記事で作成したので重ねてみると以下のようになります。


1度試しにsnappyHexMeshでメッシュ生成しましたが、バスケットボールの凹みの部分のメッシュを細かくしないといけなく計算時間がかかるので本記事の内容の通りメッシュを作成しなおすことにしました。

バスケットボールはシュートの際に1秒間に2回転ほどしているそうです。
味方にパスをするときはもっと高速で回転していると思いますが、果たして回転させるとどう違うのか考察をしていく心意気です(^^)

カマキリ

自宅で解析できる記事は他にも書いています。

モデル作成と勉強しながら、アウトプットのため記事にまとめていきます。最終的にはOpenFOAMを使ってバスケットボールまわりの流れを解析します。

今後の予定
  1. 【回転するバスケットボールまわりの流れ(1)】FreeCADで作るバスケットボール
  2. 【回転するバスケットボールまわりの流れ(2)】ボール周辺をblockMeshでメッシュ作成←本記事
  3. 【回転するバスケットボールまわりの流れ(3)】OpenFOAMで無回転のバスケットボールまわりの流れ
  4. 【回転するバスケットボールまわりの流れ(4)】OpenFOAMで回転のバスケットボールまわりのメッシュ作成
  5. 【回転するバスケットボールまわりの流れ(5)】OpenFOAMで回転するバスケットボールまわりの流れ
  6. 【回転するバスケットボールまわりの流れ(6)】OpenFOAMで並列化計算
  7. 【回転するバスケットボールまわりの流れ(7)】OpenFOAMで抗力と揚力の出力
  8. 【回転するバスケットボールまわりの流れ(8)】PythonスクリプトによるOpenFOAMの自動計算

頑張りますよ(‘ω’)ノ

使用環境

  • Windows11
  • FreeCAD:0.19
  • OpenFOAM-v2006 (2006)ESI版
  • Paraview:5.9.0

幾何学的の寸法を確認

まず作りたいのは大きな立方体の中に小さな立方体をくり抜いたメッシュです。
断面を切ると以下のようになります。


小さな立方体はバスケットボールくらいの大きさにしたいので、バスケットボールの半径250mm(0.25m)の球体に立方体が入ったとしたときの寸法を計算します。

あとで内側と外側の球体面に投影するため少し小さめに作成しておきます。
$\frac{1}{\sqrt{2}}$倍ではなく$\frac{1}{\sqrt{3}}$倍にします。

blockMeshは「vertices」の中に座標点を書くことで立方体の頂点とします。

下部分のメッシュ作成

まずはメッシュを下部分だけ作成してみます。

system/blockMeshDict_1

ターミナルで以下のコマンドを打ちます。

 

下部分の弧を描いた形状

最終的に球体へ投影した形状にしたいため立方体の辺を中間点を通るような弧を描いた形にします。それには「edges」で設定を行います。

のように書きます。
この中間点は外側の球体や内側の球体を通る点です。

system/blockMeshDict_2

ターミナルで以下のコマンドを打ちます。

中間点を通るような弧を描いた形状になりました。

球体へ投影

最後に球体へ投影を行います。

まず「geometry」で外側の球体と内側の球体の設定を行います。

のように書きます。

system/blockMeshDict_2

ターミナルで以下のコマンドを打ちます。

黄色の面が球体に投影された面です。

他の領域も同様に設定

では最後にその他の領域も同様の設定をして外側の球体の中に内側の球体がくり抜かれたメッシュを作成します。

system/blockMeshDict

ターミナルで以下のコマンドを打ちます。

このようになります(^^)/

まとめ

今回はバスケットボールのまわりのメッシュ作成をblockMeshのみ使ってメッシュ作成をしました。6面体で作成しているためメッシュ数を多くすることなく球体形状に沿ったメッシュ作成ができています。

次回はバスケットボールまわりの解析領域のメッシュ作成を行います。
今回同様blockMeshのみで行います(^^)/

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☟こちらは、OpenFOAMの日本語書籍として重宝しているわかりやすい参考書だと思います。

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☟こちらもOpenFOMの古いバージョンでの和訳になります。さすがにこちらはバージョンに対する日本語でのケアはしていないので、OpenFOAMに慣れている方は購入しても良いかと思います。僕は「日本語でまとまっている内容」なので少し重宝しています。

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インストール方法とチュートリアルで流体解析を体験・・・ちょっと高度な解析まで解説があります。著者曰くOpenFOAMのバージョンの追跡を行いながら、書籍をアップデートするようなので安心ですね。

OpenFOAMコードの辞書的な扱いとしては以下の参考書が大変役に立ちます。
本記事ではESI版のOpenFOAMを使っているため本書のFoundation版で対応していない部分がありますが、その辺を考慮しても持っていて損はないでしょう。

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今回の記事はこちらの著者の方からモデル提供をいただきモデル作成の解説を行いました。
OpenFOAMでメッシュ作成

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