VTK — CAE用語解説

VTKはVisualization Toolkitの略で、Kitwareが開発したオープンソースの可視化ライブラリとそのデータフォーマットだ。非構造メッシュや構造メッシュ、点群、ポリゴンデータなど多様なデータ型をサポートしていて、ParaView、VisIt、Mayaviなど多くのオープンソース可視化ツールの基盤になっている。

旧来の .vtk 形式はレガシーフォーマットでASCIIかバイナリかを選べる。今は .vtu（非構造格子）や .vts（構造格子）などのXML系フォーマットが主流で、バイナリ圧縮データをXMLタグで管理できる。並列計算では各プロセッサの結果を .pvtu ファイルで束ねるマルチピースフォーマットもある。

OpenFOAMは独自のフォルダ構造でデータを保存するが、paraFoam（またはOpenFOAMの.foamファイル）を使うとParaViewが直接OpenFOAMデータを読み込める。内部でVTKのデータ構造に変換して可視化している。あるいはfoamToVTKコマンドで明示的にVTKファイルに変換することもできる。

CGNSは航空宇宙分野が主導した標準フォーマットで、メッシュとソルバーの境界条件情報も含められる点が強い。解析のデータのやり取りにはCGNSが向いている。VTKは後処理・可視化に特化したフォーマットで、ParaViewエコシステムとの相性が最高だ。実務ではソルバーはCGNSで入出力して、ParaView可視化用にVTKに変換するフローがある。

VTKのバイナリ圧縮フォーマットは読み書きが速い。さらに並列I/OのためにHDF5をバックエンドに使うXDMFフォーマットと組み合わせることで、数百GBのシミュレーションデータを効率的に扱える。大規模並列計算の後処理標準として定着している。