はじめに
OpenFOAM の計算中に、任意の座標点での 圧力 p や速度 U などの時間変化を取り出したいときに便利なのが probes functionObject です。ポスト処理で点サンプリングするよりも、計算と同時にログが残るので、収束状況や脈動の確認などに特に便利です。(OpenFOAM Documentation)
以前にも類似のポストをしているところですが、年数が経っているのと、ESI版を最近はつかっているため、改めてまとめてみました。
controlDict での設定方法
ESI版では system/controlDict の functions に probes 設定を include するだけでOKです。
system/controlDict の末尾付近に以下を追記します。
functions
{
#include "probes"
}
- これで
system/probesに書いた内容が読み込まれます。 -
functions { ... }の中に直接 probes 設定を書いても良いですが、別ファイル化しておくと使い回しが楽です。
probes ファイルの用意
system ディレクトリ直下に probes というファイルを作成します（拡張子なし）。
例：
system/probes
type probes;
// functionObjectLibs ("libsampling.so"); // ESI版ならこれでOK（省略可）
enabled true;
writeControl timeStep; // 例: outputTime でも可
writeInterval 1;
fields (p U);
interpolationScheme cellPoint;
probeLocations
(
(-0.0226387 -0.0701701 -0.696085) // 参照したい座標
);
各項目の説明（最低限）
-
type probes;
probes の宣言です。 -
functionObjectLibs ("libsampling.so");
sampling 系のライブラリ指定。ESI版ではほぼ不要で、省略しても動くことが多いです（環境により必要なら復活）。 -
writeControl/writeInterval
出力タイミングを決めます。-
writeControl timeStep;→ n ステップごと -
writeControl outputTime;→controlDictの writeInterval と同期
詳細は user guide の sampling/functionObject の考え方に準拠。
-
-
fields (p U);
取り出したい変数を列挙します。スカラー/ベクトルどちらもOK。 -
interpolationScheme cellPoint;
セル値と頂点値からの補間。点がセル中心にない場合の標準的な選択です。 -
probeLocations ( ... );
取り出したい座標を並べます。複数点も可。
例：3点に増やす場合
probeLocations
(
(0.0 0.0 0.0)
(0.01 0.0 0.0)
(0.02 0.0 0.0)
);
出力されるファイル
計算を実行すると、自動的に
postProcessing/probes/<time>/
の下に probes 結果が出力されます。
典型的には p や U のファイルができ、1列目が「時間」、以降が各 probe 点の値として並びます。
また、計算実行後のデータについてデータ抽出したい場合は、
postProcess -func probes
とすると上記のフォルダ、データが生成されます。
ちょい便利Tips
1) includeEtc を使ってさらに短く書く
ESI版の標準テンプレを読む形にすると、最小限の差分だけ書けます。
system/probes をこう書いてもOK：
#includeEtc "caseDicts/postProcessing/probes/probes.cfg"
fields (p U);
probeLocations
(
(-0.0226387 -0.0701701 -0.696085)
);
interpolationScheme cellPoint;
テンプレ側に type probes; libs ("libsampling.so"); writeControl timeStep; writeInterval 1; などが含まれています。
2) 並列計算でも普通に使える
decomposePar → mpirun の並列計算でも、probes は各領域でサンプリングされ、最終的に同じ postProcessing/probes/ にまとまります（点が属するプロセッサで評価）。
3) 「点がメッシュ外」にあるとエラー/NaN
座標が流体領域外・壁内部だと値が取れません。
ParaView で座標位置を確認するか、checkMesh と合わせて位置を見直すと安全です。
まとめ
- OpenFOAM ESI版では、
functions { #include "probes" }として別ファイル化するのが便利。 -
system/probesにfieldsとprobeLocationsを書けば、計算中に指定点の値が出力される。 - 出力は
postProcessing/probes/に保存され、時系列解析にすぐ使える。
probes は「ちょっとした確認」に強力なので、ぜひケーステンプレに入れておくと作業がかなり楽になります。