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CentOSにOpenFOAM v2206をインストール

Last updated at 2022-09-06Posted at 2022-09-04

この記事は流体解析のオープンソースソフトウェアであるOpenFOAMのバージョンv2206を，CentOS 7.xにインストールした際の手順を備忘録としてまとめたものです．

OpenFOAMのダウンロード

OpenFOAMのバイナリパッケージ及びソースコードは以下のサイトから入手できます．

1つめのサイトはESIグループによるものです．一方，2つめのサイトはOpenFOAM Foundationによるものです．リリースされた年月でバージョンがついてるもの，すなわち今回のv2206(2022年6月リリース)は前者のESIのサイトから入手できます．

インストールの種類

ESIのサイトでは，Windows，Mac，Linuxのバイナリがダウンロードできます．Windowsでは，Windows Subsystem for Linux (WSL)によるインストールもできます．ソースからビルドする方法については，レポジトリに最新の情報が掲載されています．この記事ではOpenFOAMをCentOS 7.xにソースからビルドすることを試みます． CentOS 7.xではソースからビルドする以外に， yumによるパッケージインストールやspackによるビルドもできます．

インストールの方針

OpenFOAMはコンパイラやライブラリの要件があり，システムにインストール済みのものではバージョンが古いことがあります．システムにインストール済みのコンパイラ・ライブラリはアップデートせずに，OpenFOAMのサードパーティディレクトリで別途ビルドして環境構築を行うことにします(もとのシステム環境を汚さない)．
通常のデスクトップPCへのインストールでは$Homeにインストールすることがよくありますが、今回は他のユーザも利用する計算サーバへのインストールを想定し，/opt以下にインストールします．

インストール手順の概要

管理者権限で必要なrpmパッケージをダウンロード・インストールする．
OpenFOAM本体，サードパーティのビルドに必要となるソースパッケージをダウンロードし，展開する．
環境設定ファイル・ビルドスクリプトを編集する．
サードパーティ(ツール，ライブラリ)のビルドする．
OpenFOAM本体をビルドする．
ビルドしたOpenFOAM本体(ソルバー)の動作検証を行う．
可視化に用いるParaViewをビルドする．
流体解析の一連の流れである，前処理(メッシュ生成)，計算実行, 後処理(可視化)ができることを確認する．

手順7.のParaViewのビルドは失敗することが多々あり，どうしてもうまくいかないときはあきらめます．ParaViewはCentOSサーバ以外にも別途インストールできるので，計算データを手元の環境にダウンロードして可視化を行うことができます．

必要なrpmパッケージのインストール

必要なパッケージは以下のとおりです．

git, gcc-c++, bison, flex, m4, glibc-devel, glibc-devel.i686, zlib-devel

管理者権限でyumを使って上記のパッケージをインストールします．

$ yum install gcc gcc-c++ bison flex m4 glibc-devel glibc-devel.i686 zlib-devel

OpenFOAMソースパッケージのダウンロード・展開

OpenFOAMのパッケージは本体ソースコードとサードパーティパッケージの2種類から構成されています．ここでは異なるバージョンも管理できるように/opt/OpenFOAMというディレクトリを作成し，その下にwgetでダウンロードして展開します．

$ mkdir /opt/OpenFOAM
$ cd /opt/OpenFOAM
$ wget https://dl.openfoam.com/source/v2206/OpenFOAM-v2206.tgz
$ tar zxvf OpenFOAM-v2206.tgz
$ wget https://dl.openfoam.com/source/v2206/ThirdParty-v2206.tgz
$ tar zxvf ThirdParty-v2206.tgz

認証の関係でHTTPSのダウンロードができない場合は，--no-check-certificateをオプションを付けるか，.wgetrcの設定などによって回避してください．

各パッケージを展開したのちのディレクトリ・ファイルの構成は以下のようになります．

OpenFOAM-v2206/

Allwmake         COPYING    README.md     bin  etc      src        wmake
CONTRIBUTORS.md  META-INFO  applications  doc  modules  tutorials

ThirdParty-v2206/

Allclean         makeAdios2      makeLLVM             makePETSC
Allwmake         makeCCMIO       makeMETIS            makeParaView
BUILD.md         makeCGAL        makeMGridGen         makeParaView.example
COPYING          makeCmake       makeMPICH            makeQt
Environ.md       makeFFTW        makeMVAPICH          makeSCOTCH
README.md        makeGcc         makeMesa             makeVTK
Requirements.md  makeGperftools  makeMesa.example     makeVTK.example
SOURCES.md       makeHYPRE       makeOPENMPI          minCmake
etc              makeKAHIP       makeOPENMPI.example  sources

OpenFOAMのビルド方法はOpenFOAM® Quick Build Guideに掲載されていますが，展開したOpenFOAM-v2206及びThirdParty-v2206にあるREADME.md，Requirements.md，BUILD.mdを熟読し，SOURCES.txtもチェックします．

最小限のシステム要件

公式サイトで指定されている要件は以下のとおりです．

gcc: 4.8.5 (intel compilerを使う場合は 17.0.1 20161005 以上)
cmake: 3.8 (ParaViewとCGALのビルドに必要)
boost: 1.48 (CGALのビルドに必要)
fftw: 3.3.7 (FFTに関する機能を使う場合は必要)
paraview: 5.6.3 (可視化用)
Qt: 5.9 (ParaViewビルドに必要)

元のOSシステムのgcc， cmake， openmpiのバージョンは以下のコマンドで確認できます．

$ gcc --version
$ cmake --version
$ orterun --version

私の環境では， gccは4.8.5，cmakeは2.8.12.2，openmpiは1.8.8でした．　gccはシステムのもので良さそうです．以下の記事ではgccをThirdParty-v2206以下でコンパイルしますが，システムのgccを使う方は読み替え等をお願いします．

サードパーティパッケージに必要なソースのダウンロード・展開

上記のThirdParty-v2206以下で必要となるコンパイラ・ライブラリは以下のとおりです
(BUILD.mdにダウンロード先の記載があります)．

gcc-4.8.5, gmp-6.2.0, mpfr-4.0.2, mpc-1.1.0, openmpi-1.10.7(or openmpi-4.1.2), scotch_6.1.0, boost_1_74_0, CGAL-4.14.3, cmake-3.8.2(ParaView 5.7-5.8利用にはcmake-3.10が必要), qt-5.6.3 or qt-5.9.3 (ParaView 5.9にはqt-5.12以上), fftw-3.3.10, libccmio-2.6.1

コンパイラはGCC以外のintelコンパイラなどでも可能です．GCCのバージョンは4.8.5より新しいものでも大丈夫ですが，後で出てくる設定を合わせて変更する必要があります．

GCC

$ cd ThirdParty-v2206
$ wget https://ftp.gnu.org/gnu/gcc/gcc-4.8.5/gcc-4.8.5.tar.gz
$ tar zxvf gcc-4.8.5.tar.gz

GNUライブラリ(gmp, mpfr, mpc)

$ wget ftp://ftp.gnu.org/gnu/gmp/gmp-6.2.0.tar.xz
$ tar Jxvf gmp-6.2.0.tar.xz
$ wget ftp://ftp.gnu.org/gnu/mpfr/mpfr-4.0.2.tar.xz
$ tar Jxvf mpfr-4.0.2.tar.xz
$ wget ftp://ftp.gnu.org/gnu/mpc/mpc-1.1.0.tar.gz
$ tar zxvf mpc-1.1.0.tar.gz

OpenMPI