AdventureProjectのメッシュジェネレータとEMSolutionの磁場解析

Adventure Projectでは,メッシュ生成コードや構造解析ソルバー等のソースコードが公開されています。ここでは,そのメッシュジェネレータを使用し,有限要素メッシュを作成し,EMSolutionによる磁場解析への適用性を検討しましたので,報告します。

 Adventure Projectは並列計算機による大規模解析を目的としています。今後,電磁場解析におきましても精度向上のために,大規模で高速な解析の必要性がますます高まると考えられます。本プロジェクトのメッシュ生成プログラムは,汎用的な四面体メッシュを生成することができ,大規模計算のみならず通常の磁場解析メッシュジェネレータとして可能性は大きいかと考えます。現状,電磁場解析におきましてもメッシュ生成は解析作業の中で多大の割合を占めており,その高性能化,自動化が叫ばれています。

Adventure Projectのメッシュ生成コードは,以下の二つのモジュールからなっています。

  • ADVENTURE_TriPatch (IGESファイルから3角形表面パッチ生成) 
  • ADVENTURE_TetMesh (3角形表面パッチから四面体メッシュを生成)

 これらのモジュールを組み合わせ,磁場解析用メッシュデータを作成してみました。出発点の初期データとしてはIGESフォーマットの形状定義データとし,出力のメッシュデータをそのままEMSolutionの入力データとして使えるかを試行するものです。まず,IGESの形状データはFig.1に示すもので,電気学会静磁界検証用モデルとしました。IGESデータの作成につきましては,FEMAP Pro V8.1を使用しました。IGESデータは,広く使用されており他のCADコードによっても作成できるかと考えます。このデータでは,磁性体,コイル空気の3領域で構成されます。

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Fig.1 電気学会静磁界検証用モデル IGESデータ

 TriPatchにより,各領域の三角形からなる表面パッチが生成されます。領域間の面状のパッチをマージするプログラムが用意されています。TetMeshでは,表面パッチで形状の悪いものを補正した後,四面体要素が領域内に生成されます。これらの生成においては,節点分布データにより要素の粗密をコントロールすることができます。節点分布データには,点,線,面等からの距離により粗密を与えることができます。これまでの実行には,大小合わせて,4つのプログラムを合計7回実行する必要が有りました。これらはバッチ処理により連続して行うことができました。

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