PyQt5とvtkを使ってOpenFOAMの結果を可視化してみた

はじめに

pyqt5上でOpenFOAMの計算結果をvtkで表示する方法を簡単にまとめます。
ほぼ、私向けの備忘録となってます。

環境

OS: windows7
OpenFOAM v4.0
python 3.6.4
pyqt5-5.9.2
vtk-8.0.0
numpy

ファイル構成

case/
　├ pyvtk.py　(本プログラム)
　└ pitzDaily
　　　　├ 0 (中身はp,Uなど)
　　　　├ constant
　　　　├ system
　　　　├ 100 (以下フォルダ0と同様)
　　　　├ 200
　　　　├ 300
　　　　├ 400
　　　　└ 406
↓github
https://github.com/matsubaraDaisuke/my_qiita/tree/master/pyvtk

簡単な説明

vtkライブラリには「vtkOpenFOAMReader」クラスが標準で実装されており、簡単にOpenFOAMの結果を読み込むことができる。
VTKの使い方の流れは、以下の様な流れで使用する。
Reader→Filter→Mapper→Actor→Renderer→Window
詳しくはVTK勉強会資料が役につ(↓pdfの表示)
http://www.simulation-studies.org/wp-content/uploads/2014/01/vtk_semi_comp.pdf

vtkを使ったOpenFOAMの結果の読み込み

#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-
import os
import vtk as vtk
import numpy as np
from vtk.util.numpy_support import vtk_to_numpy

rootDir = "pitzDaily"
fileName = rootDir + "/system/controlDict"

# reader
reader = vtk.vtkOpenFOAMReader()
reader.SetFileName(fileName)
reader.CreateCellToPointOn()
reader.DecomposePolyhedraOn()
reader.EnableAllCellArrays()
reader.Update()

tArray =vtk_to_numpy(reader.GetTimeValues())    #出力ファイルの時間を格納
print(tArray)                                   #output-> [   0.  100.  200.  300.  400.  406.]
reader.UpdateTimeStep(tArray[-1])               #最新の時間406を出力設定
reader.Update()

filter = vtk.vtkGeometryFilter()
filter.SetInputConnection(reader.GetOutputPort()) #filterにreaderを設定


# mapper
mapper = vtk.vtkCompositePolyDataMapper2()
mapper.SetInputConnection(filter.GetOutputPort()) #mapperにfilterを設定
##スカラー値の設定
mapper.SetScalarModeToUseCellFieldData() #scalarデータ用に設定
mapper.SelectColorArray("p")             #圧力を表示する
mapper.SetScalarRange(-10,50)            #圧力を[-10,50]の範囲で表示

# actor
actor = vtk.vtkActor()
actor.SetMapper(mapper)             #actorにmapperを設定

# renderer
renderer = vtk.vtkRenderer()
renderer.AddActor(actor)            #rendererにactorを設定

##背景色の設定
renderer.GradientBackgroundOn()      #グラデーション背景を設定
renderer.SetBackground2(0.2,0.4,0.6) #上面の色
renderer.SetBackground(1,1,1)        #下面の色

#Window
renWin = vtk.vtkRenderWindow()
renWin.AddRenderer(renderer)         #Windowにrendererを設定

iren = vtk.vtkRenderWindowInteractor();
iren.SetRenderWindow(renWin);

renWin.SetSize(850, 850)
renWin.Render()
iren.Start();

結果

拡大や回転もできる。

pyqt5とvtkを使ったOpenFOAMの結果の読み込み

#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-
import sys
import os
import vtk as vtk
import numpy as np
from vtk.util.numpy_support import vtk_to_numpy

from PyQt5 import QtCore, QtGui
from PyQt5 import Qt
from vtk.qt.QVTKRenderWindowInteractor import QVTKRenderWindowInteractor

class MainWindow(Qt.QMainWindow):

    def __init__(self, parent = None):
        Qt.QMainWindow.__init__(self, parent)

        #Qtの枠の設定
        #########追加
        self.setWindowTitle('QtSample')

        self.frame = Qt.QFrame()
        self.vl = Qt.QVBoxLayout()
        self.iren = QVTKRenderWindowInteractor(self.frame)
        self.vl.addWidget(self.iren)
        self.frame.setLayout(self.vl)
        self.setCentralWidget(self.frame)

        #########window以外は一緒
        self.rootDir = "pitzDaily"
        self.fileName = self.rootDir + "/system/controlDict"

        # reader
        self.reader = vtk.vtkOpenFOAMReader()
        self.reader.SetFileName(self.fileName)
        self.reader.CreateCellToPointOn()
        self.reader.DecomposePolyhedraOn()
        self.reader.EnableAllCellArrays()
        self.reader.Update()

        tArray =vtk_to_numpy(self.reader.GetTimeValues())    #出力ファイルの時間を格納
        print(tArray)                                   #output-> [   0.  100.  200.  300.  400.  406.]
        self.reader.UpdateTimeStep(tArray[-1])               #最新の時間406を出力設定
        self.reader.Update()

        self.filter = vtk.vtkGeometryFilter()
        self.filter.SetInputConnection(self.reader.GetOutputPort()) #filterにreaderを設定


        # mapper
        self.mapper = vtk.vtkCompositePolyDataMapper2()
        self.mapper.SetInputConnection(self.filter.GetOutputPort()) #mapperにfilterを設定
        ##スカラー値の設定
        self.mapper.SetScalarModeToUseCellFieldData() #scalarデータ用に設定
        self.mapper.SelectColorArray("p")             #圧力を表示する
        self.mapper.SetScalarRange(-10,50)            #圧力を[-10,50]の範囲で表示

        # actor
        self.actor = vtk.vtkActor()
        self.actor.SetMapper(self.mapper)             #actorにmapperを設定

        # renderer
        self.renderer = vtk.vtkRenderer()
        self.renderer.AddActor(self.actor)            #rendererにactorを設定

        ##背景色の設定
        self.renderer.GradientBackgroundOn()      #グラデーション背景を設定
        self.renderer.SetBackground2(0.2,0.4,0.6) #上面の色
        self.renderer.SetBackground(1,1,1)        #下面の色

        #Window
        #########追加
        self.iren.GetRenderWindow().AddRenderer(self.renderer)
        self.iren.SetSize(850, 850)
        self.iren.Initialize()
        self.iren.Start();
        self.show()



if __name__ == "__main__":
    app = Qt.QApplication(sys.argv)
    window = MainWindow()
    sys.exit(app.exec_())

結果

枠のタイトルがPyQtのQtSampleとなっていることがわかる。

リンク

続編
PyQt5とvtkを使ってOpenFOAMの結果を可視化してみた その2(「ファイルを開く」の実装編)

不具合

macOS High Sierra v10.13.2で動作確認をしたところ以下のような不具合が発生した。枠全体に表示されずに、左下に小さく表示されてしまう。