MoveEnginetopochangerMesh2

moveEngineTopoChangerMeshの
検討(その2)
moritam51@gmail.com
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はじめに
•OpenFOAM Workshop11（2016、ポルトガル）において内燃機関向けのメッシュ作
成のトレーニング中でmoveEngineTopoChangerMeshのtutorialが公開されている。
•OpenCAE勉強会@岐阜(2017/12/23）でmoveEngineTopoChangerMeshにつ
いて実行結果をプレゼン。
•そこでは、piston面が平らなものについては実行できたが、段差のある京大エンジンでは失
敗した。
•プログラムを精査した結果、topoSetをうまく設定すれば、プログラム変更なしで京大エンジ
ンでも実行できることが分かった。
＜参考＞
「塩路、川那辺、池上、加瀬、乱流予混合燃焼の層流火炎片モデル、日本機械学会論
文集（B編）、65巻631号（1999-3） 1089-1094」
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ファイル構造
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solvers makemoveEngineTopoMesh
createEngineTopoChangerMesh.h
moveEngineTopoChangerMesh.c
lib
engineMesh
enginePiston
engineTime
engineValve
make
include
lnInclude
engineTopoChangerMesh engineTopoChangerMesh
engineLayerAdditionRemoval engineLayerAdditionRemoval.h
engineLayerAdditionRemoval.c

engineLayerAdditionRemoval.c
Foam::engineLayerAdditionRemoval::update()
bool Foam::engineLayerAdditionRemoval::update()
{
scalar deltaZ = engTime().pistonDisplacement().value();
autoPtr<mapPolyMesh> topoChangeMap = topoChanger_.changeMesh(false);
pointField newPoints = points();
const pointZoneMesh& pZones = pointZones();
label pistonPtsIndex = pZones.findZoneID("pistonPoints");
const labelList& pistonPoints = pZones[pistonPtsIndex];
forAll(pistonPoints, i)
{
point& p = newPoints[pistonPoints[i]];
p.z() += deltaZ;
}
movePoints(newPoints);
return topoChangeMap.valid();
}
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要は、移動させたい点をpistonPointsに登録し、ピストン移動距離
deltaZだけ移動する。その後、topoChangerを使ってメッシュ変更
を行う。
他の記載もあるが、使うのは表記のメンバー関数
ピストン移動距離deltaZの取得
topoChanger(layerAdditionRe
moval)用メンバー関数の確保
全ての点をnewPointsに代入
移動する点のpistonPointsへの代入
pistonPointsのz位置のdeltaZだけ増加
全ての点の移動
メッシュ変更

エンジン諸元（OpenFOAM ver3.0）
＜エンジン諸元＞
ボア×ストローク＝102φ×106mm
行程容積=866cc
圧縮比=11.5 (engineCompRatioで確認）
＜運転条件＞
Ne=1200rpm
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Θ=540° 構造メッシュ 55,000Cells
段付きピストン

engineGeometry
conRodLength conRodLength [0 1 0 0 0 0 0] 0.165;
bore bore [0 1 0 0 0 0 0] 0.102;
stroke stroke [0 1 0 0 0 0 0] 0.106;
clearance clearance [0 1 0 0 0 0 0] 0.0;
rpm rpm [0 0 -1 0 0 0 0] 1200;
engineTopoChangerMesh engineLayerAdditionRemoval;
checkMesh off;
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piston
{
patch piston;
coordinateSystem
{
type cartesian;
origin (0 0 0);
coordinateRotation
{
type axesRotation;
e3 (0 0 1);
e2 (0 1 0);
}
}
minLayer 0.001;
maxLayer 0.002;
}
赤字部分を変更追加

topoSetDict作成方針
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ARLayerFaces
piston
＜基本的な考え方＞
1. layerAdditionRemovalを使うのでメッシュ追
加・消滅の境界面をメッシュ面に設定する。
⇒ARLayerFaces(faceZoneSet)の作成
2. 上死点でのピストンとヘッドの最短距離が
4.6mmなのでARLayerFacesとpistonの距離
dzは4.6mm未満
⇒今回はdz=2mm
（piston上面より一つ上のメッシュを選定）
3. piston面とARLayerFacesの間の点を全て
piston移動に合わせて平行移動⇒移動させたい
領域の点の全てを
pistonPoints(pointZoneSet)に指定。
pistonPoints

topoSetDictの作成
actions
(
{
name ARLayerFaceSet;
type faceSet;
action new;
source boxToFace;
sourceInfo
{
box (-0.0511 -0.0511 0.0249) (0.0511 0.0511 0.0251);
}
}
{
name ARLayerFaces;
type faceZoneSet;
action new;
source setToFaceZone;
sourceInfo
{
faceSet ARLayerFaceSet;
}
}
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{
name pistonPoints;
type pointZoneSet;
action new;
source setToPointZone;
sourceInfo
{
set pistonPointSet;
option all;
}
}
);
{
name pistonPointSet;
type pointSet;
action new;
source faceToPoint;
sourceInfo
{
set ARLayerFaceSet;
option all;
}
}
{
name pistonPointSet;
type pointSet;
action add;
source boxToPoint;
sourceInfo
{
box (-0.0511 -0.0511 -0.001) (0.0511 0.0511 0.0231);
}
}

meshmodifierの作成
1
(
pistonLayer
{
type layerAdditionRemoval;
faceZoneName ARLayerFaces;
minLayerThickness 0.001;
maxLayerThickness 0.002;
thicknessFromVolume 1;
oldLayerThickness 0.0;
active true;
}
)
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メッシュ変更の方法
メッシュ生成・消滅の境界面
生成メッシュの厚み
消滅メッシュの厚み
Constant/polyMeshに置くが、blockMesh等を実行すると
削除されるので、systemに格納し、後でcopyするとよい。

終わりに
・moveEngineTopoChangerMeshを段差付ピストン形状（京大エ
ンジン）に適用する場合を検討し、実行してみた。
・本方法を使えば、ほとんどすべてのピストン形状に対応できるものと考え
られる。
・次は、engineFoamの物理モデルを実装予定。
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blockMeshDict (1)
convertToMeters 0.001;
A1 45;
A2 135;
A3 225;
A4 315;
ap 10;
an -10;
r1 25.0;
r2 51.0;
l1 23.0;
l2 133.6;
r1p 25.0;
r1n -25.0;
r2p 51.0;
r2n -51.0;
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radA1 #calc "degToRad($A1)";
x1 #calc "$r1*cos($radA1)";
y1 #calc "$r1*sin($radA1)";
vertices
(
($ap $ap 0.0) //0
($an $ap 0.0) //1
($an $an 0.0) //2
($ap $an 0.0) //3
($ap $ap $l1) //4
($an $ap $l1) //5
($an $an $l1) //6
($ap $an $l1) //7
($x1 $y1 0.0) //8
($x2 $y2 0.0) //9
($x3 $y3 0.0) //10
($x4 $y4 0.0) //11
($x1 $y1 $l1) //12
($x2 $y2 $l1) //13
($x3 $y3 $l1) //14
($x4 $y4 $l1) //15
($ap $ap $l2) //16
($an $ap $l2) //17
($an $an $l2) //18
($ap $an $l2) //19
($x1 $y1 $l2) //20
($x2 $y2 $l2) //21
($x3 $y3 $l2) //22
($x4 $y4 $l2) //23
($x5 $y5 $l1) //24
($x6 $y6 $l1) //25
($x7 $y7 $l1) //26
($x8 $y8 $l1) //27
($x5 $y5 $l2) //28
($x6 $y6 $l2) //29
($x7 $y7 $l2) //30
($x8 $y8 $l2) //31
);

blockMeshDict (2)
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blocks
(
hex ( 0 1 2 3 4 5 6 7) (10 10 11) simpleGrading (1 1 1)
hex (13 12 24 25 21 20 28 29) (10 10 55) simpleGrading (1 1 1)
);
edges
(
arc 11 8 ($r1p 0 0)
arc 8 9 ( 0 $r1p 0)
arc 9 10 ($r1n 0 0)
arc 10 11 ( 0 $r1n 0)
arc 15 12 ($r1p 0 $l1)
arc 12 13 ( 0 $r1p $l1)
arc 13 14 ($r1n 0 $l1)
arc 14 15 ( 0 $r1n $l1)
arc 23 20 ($r1p 0 $l2)
arc 20 21 ( 0 $r1p $l2)
arc 21 22 ($r1n 0 $l2)
arc 22 23 ( 0 $r1n $l2)
arc 27 24 ($r2p 0 $l1)
arc 24 25 ( 0 $r2p $l1)
arc 25 26 ($r2n 0 $l1)
arc 26 27 ( 0 $r2n $l1)
arc 31 28 ($r2p 0 $l2)
arc 28 29 ( 0 $r2p $l2)
arc 29 30 ($r2n 0 $l2)
arc 30 31 ( 0 $r2n $l2)
);

blockMeshDict (3)
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boundary
(
piston
{
type wall;
faces
(
( 0 1 2 3)
( 1 0 8 9)
( 2 1 9 10)
( 3 2 10 11)
( 0 3 11 8)
(11 8 12 15)
( 8 9 13 12)
( 9 10 14 13)
(10 11 15 14)
(15 12 24 27)
(12 13 25 24)
(13 14 26 25)
(14 15 27 26)
);
}
liner
{
type wall;
faces
(
(27 24 28 31)
(24 25 29 28)
(25 26 30 29)
(26 27 31 30)
);
}
cylinderHead
{
type wall;
faces
(
(19 18 17 16)
(16 17 21 20)
(17 18 22 21)
(18 19 23 22)
(19 16 20 23)
(23 20 28 31)
(20 21 29 28)
(21 22 30 29)
(22 23 31 30)
);
}
);
mergePatchPairs
(
);

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