snappyHexMesh — CAE用語解説

blockMeshは単純な直方体や円筒などの基本形状をブロック分割で作るツール。snappyHexMeshは、そのblockMeshで作ったベースメッシュの上にSTL形状をスナップさせて、複雑な形状に自動でメッシュを合わせるツールだよ。自動車の外装やバルブ内部みたいな複雑形状にはsnappyHexMeshが必須だね。

大きく3ステップある。まずcastellating（城壁化）で、STL表面と交差するセルを分割・削除して形状を荒く再現する。次にsnapping（スナッピング）で、セルの点をSTL面に移動させて形状にフィットさせる。最後にaddLayers（レイヤー追加）で、壁面に境界層メッシュを追加する。例えば翼型の空力解析なら、翼面近傍にプリズム層を10層くらい入れてy+を合わせるのが定番だね。

強みは無料・オープンソースで、スクリプトで自動化しやすいこと。同じ形状の設計変更が頻繁にある場合、パラメータを変えてバッチ処理できる。弱みはGUIがないからsnappyHexMeshDictの設定に慣れが必要なことと、STLの品質が悪いとメッシュが壊れやすいこと。現場では、CADからSTLを出力する段階で三角形の品質をチェックするのが重要だよ。

あるある。addLayersの設定でnSurfaceLayers、expansionRatio、finalLayerThicknessのバランスが大事。あとfeatureAngleを小さくしすぎると鋭角部分でレイヤーが崩壊する。まずはcheckMeshでメッシュ品質を確認して、non-orthogonalityが65度以下になってるかを見るといいよ。

このあたりを押さえておくといいよ。surfaceFeatureExtractでSTLからエッジ特徴線を抽出するのも忘れずに。

いいね。あとparaFoamでメッシュを可視化して、壁面レイヤーの入り方を目視確認する癖もつけると、品質の悪い部分を素早く見つけられるよ。