ワーピング — CAE用語解説

そうだ。メッシュのワーピングは四角形（クワッド）面要素の四頂点が同一平面上にない程度を表す指標だ。理想的な平面四角形から頂点がどれだけ外れているかを角度で表す。値が大きいほど面が「ねじれている」ことを意味する。

FEM解析では要素の形状関数が平面を仮定して導出されているから、ねじれた要素では補間精度が落ちて解析誤差が増える。CFDでは面の法線ベクトルが一意に定まらないから、フラックス計算に誤差が入る。特に六面体メッシュで複雑形状を切ろうとすると側面にワーピングが出やすい。

これらは全て要素品質を異なる観点で評価する指標だ。アスペクト比は細長さ、スキューネスは歪みの角度的な大きさ、ワーピングは面の平面からのずれを見る。どれか一つが悪くても問題だが、実務では全指標をセットでチェックするのが標準だ。メッシャーの品質チェック機能で一括評価できる。

一般には45度未満が目安とされることが多い。ただしソルバーによって許容範囲が異なる。OpenFOAMは公式に非平面面に対応しているが、ワーピングが大きすぎると fvMesh の品質警告が出て計算が不安定になることがある。HyperMeshなどメッシャーが品質レポートにワーピング値を含めてくれるので、それを参考にするのが実践的だ。

三角形要素に分割してしまう方法が最も確実だ。または仮想トポロジーでCAD側の形状を修正してから再メッシュする。もしくはメッシャーのスムージング機能で隣接節点の位置を調整して品質を改善する。ワーピングが問題になる箇所は大抵CAD形状の複雑さに起因するから、前処理段階の対応が重要だ。