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

こんにちは(@t_kun_kamakiri)(‘◇’)ゞ

本記事ではオープンCAEを使ってバスケットボールまわりの流れを解析するまでをまとめていきます。
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。
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。

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)】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(^^)/

参考書

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【プロフィール】

カマキリ
(^^)

大学の専攻は物性理論で、Fortranを使って数値計算をしていました。
CAEを用いた流体解析は興味がありOpenFOAMを使って勉強しています。

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