目的

本記事では、snappyHexMesh + OpenFOAM v8 の組み合わせでの風洞数値実験を行うことを目的としています。
分量の関係から、前編（メッシュ生成）、後編（CFDの実行）に分けて解説していきます。

データの準備

Wing data

解析対象の3次元データを用意する必要があります。
今回はここからF1_2019_Rear_Wing.stpというデータをダウンロードし、解析にかけることにしました。

FreeCADで読み込み__obj__形式で出力しておきます。

OpenFOAM case data

snappyHexMeshを使ったTutorial caseを以下のようにして作業ディレクトリに持ってきます。

cp $FOAM_TUTORIALS/incompressible/simpleFoam/motorBike ~/rearWing

ここではホームディレクトリにrearWingというディレクトリ名でコピーしています。

objファイルのデータ変換

ダウンロードしたobjファイルをconstantディレクトリ下に置きます：

~/rearWing/constant/triSurface/

今回のobjファイルはミリメーター単位で描かれていたため、メーター単位に変換します：

surfaceConvert -scale 0.001 rearWing.obj rearWing2.obj

特徴線の抽出

次いで、形状データの特徴線の抽出を行います。
そのためには__surfaceFeatures__ユーティリティを使用しますが、その設定ファイルを作業ディレクトリに持ってくる必要があります。

foamGet surfaceFeaturesDict

これで、__surfaceFeaturesDict__ファイルがsystemフォルダ下にコピーされます。

surfaceFeaturesDict

surfaces ("rearWing2.obj");

// Identify a feature when angle between faces < includedAngle
includedAngle       150;

subsetFeatures
{
    // Keep nonManifold edges (edges with >2 connected faces)
    nonManifoldEdges       no;

    // Keep open edges (edges with 1 connected face)
    openEdges       yes;
}

ここで重要なパラメータはincludedAngleになります。どの程度の値が良いのかは各形状データに依存します。

surfaceFeatures

なお，他ページをみるとsurfaceFeatureExtractという異なるユーティリティがありますが，これは古いユーティリティになるようで，of8以降はsurfaceFeaturesに移行していく模様です。

これで**.eMesh**ファイルがconstant/triSurface/以下に作成されます。同ファイルはParaviewで直接開くことができないので、ここを参考に

surfaceFeatureConvert rearWing2.eMesh features.obj

のようにobjファイルに変換する必要があります。

Meshing

bockMesh

上図のようにblockを作成し、風洞空間（解析の系）を用意する必要があります。
そこで、surfaceCheckユーティリティを利用し、objファイルのサイズ（座標）を確認します。

surfaceCheck rearWing.obj -blockMesh > blockData

blockDataの中身

Statistics:
Triangles    : 62704
Vertices     : 31348
Bounding Box : (-0.519 -0.109139 -0.000233722) (0.519 0.693148 0.67)

// blockMeshDict info

vertices
(
    (-0.519 -0.109139 -0.000233722)
    (0.519 -0.109139 -0.000233722)
    (0.519 0.693148 -0.000233722)
    (-0.519 0.693148 -0.000233722)
    (-0.519 -0.109139 0.67)
    (0.519 -0.109139 0.67)
    (0.519 0.693148 0.67)
    (-0.519 0.693148 0.67)
);

この座標データを参考にblockMeshDictを編集します。今回は、以下のようにverticesを修正しました。

blockMeshDict

vertices
(
    (-3.519 -10.109139 -2.000233722)
    (3.519 -10.109139 -2.000233722)
    (3.519 6.693148 -2.000233722)
    (-3.519 6.693148 -2.000233722)
    (-3.519 -10.109139 2.87)
    (3.519 -10.109139 2.87)
    (3.519 6.693148 2.87)
    (-3.519 6.693148 2.87)
);

snappyHexMesh

次いで、__snappyHexMesh__を実行するのですが、元あるsnappyHexMeshDictのファイル（古いバージョンの入力ファイル。v8でも問題なく動く）を使うのではなく、新たにv8の設定ファイルを持ってくることにします。書式が若干変わっています。

foamGet snappyHexMeshDict

設定は多岐にわたっており、全てを言及するのが（分量的に）困難なため、ここでは、修正ポイントのみを説明します。

snappyHexMeshDict/geometry

geometry
{
    rearWing
    {
        type triSurfaceMesh;
        file "rearWing.obj";
    }
};

snappyHexMeshDict/castellatedMeshControls

    features
    (
       { file "rearWing.eMesh"; level 6; }
    );

snappyHexMeshDict/castellatedMeshControls

    refinementSurfaces
    {
        rearWing
        {
            level (5 6);
            patchInfo { type wall; }
        }
    }

snappyHexMeshDict/castellatedMeshControls

    refinementRegions
    {
        rearWing
        {
            mode inside;
            levels ((1E15 6));
        }
    }

snappyHexMeshDict/addLayersControls

    layers
    {
        rearWing
        {
            nSurfaceLayers 3;
        }
    }

上記のサンプルではウィングモデルを__rearWing__と名付けています。修正箇所は、デフォルトで入っているモデル名を、この__rearWing__に変更すれば良いです（境界層メッシュ等の設定はここでは言及しません）。

ここまでできれば、あとは__snappyHexMesh__を実行すればよいのですが、メッシュ生成にそれなりに時間を要するため、並列処理(decomposePar)を行うことにします。snappyHexMeshDictの時と同様に、

foamGet decomposeParDict

で設定ファイルを持ってきます。種々の分割方法が用意されていますが、ここでは__scotch__を使用することにします。

decomposeParDict

numberOfSubdomains 4;
method scotch;

その後、領域分割を行い、snappyHexMeshを並列で実行します。

分割

decomposePar

snappyHexMeshの並列処理

foamJob -p snappyHexMesh

meshの再構築

reconstructParMesh

heckMeshをしてfalseがなければ、メッシュ作成はこれで完了です。
お疲れさまでした！！ (メッシュが粗い、品質が良くない、というのはご容赦ください・・・)

まとめ

メッシュ生成から解析までの流れを一つの記事でまとめるつもりでいましたが、記事が長くなりましたので、解析は後編というかたちでまとめたいと思います。
実際、メッシュ生成といっても、今回はほぼデフォルトのままですので、snappyHexMeshの細かな設定（レイヤーやメッシュの細かさなど）は操作できずにいます。そのあたりは改めて確認したいと思っています。

私はこれまで商用メッシャーばかりを使ってきていて、オープンソースのメッシャーがどこまで切れるのか知りませんでした。思いの外、切れるなというのが今回の感想になります。