オーバーセットメッシュ — CAE用語解説

まさにそういうケースに向いてる手法だ。オーバーセットメッシュは「複数の格子を重ね合わせて使う」手法で、Chimera格子とも呼ばれる。ピストンの場合、ピストン周りに体にフィットした格子を作り、シリンダー側にも別の格子を用意する。ピストンが動いても各格子はそのまま移動するだけで、変形しないんだ。

重なり領域では補間でデータをやり取りする。一方の格子のセルが他方の格子のどの位置にあるかを探索して、速度や圧力を補間で渡すんだ。この「ドナーセルの探索」と「補間の精度」がオーバーセットメッシュの品質を左右する重要なポイントだよ。

ALEだとメッシュが引き延ばされてアスペクト比やスキューネスが悪化する。大きな移動だとリメッシュが必要になって計算コストが跳ね上がる。オーバーセットなら格子自体は変形しないから品質が維持できるし、複数の物体が互いに接近するようなケースにも対応しやすいんだ。

補間に伴う保存性の低下が最大の課題だ。質量保存やエネルギー保存が厳密には成り立たなくなる可能性がある。また、重なり領域のセルサイズが大きく異なると補間精度が落ちるから、背景格子とコンポーネント格子のセルサイズを揃える工夫が必要だね。

Star-CCM+やFluent、OpenFOAMなど主要なCFDソルバーがオーバーセットに対応してるから、まずは簡単な回転体（ファンや攪拌翼）で試してみるといい。重なり領域のサイズとセル密度の影響を理解しておくと、実務で役立つよ。