CFD（流体解析）可視化ポストプロセッサ　FieldView

XDBワークフローを用いたデータマネージメント方法

CFD計算結果における代表的なポストプロセスの手順として、ボリューム全体の計算結果を読み込み、境界面や断面、流線などを表示や、積分計算、グラフプロットや画像出力、アニメーション作成などを行い、様々な結果評価いたします。
XDB(XDBフォーマット)は、これまでATViewer(FieldViewで出力したXDBデータを読み込み表示可能なライセンス料金フリービューワ)にのみ利用されていました。XDBフォーマットは圧縮効率が高く、肥大化するCFDデータ、Post処理データに対して非常に有効なデータとなります。
今回のバージョンアップFieldView 13では、これまで出力のみだったXDBファイルに対し、FieldView上で直接読み込み可能となりました。 このことにより、超大規模な計算結果の場合、すべての計算結果を読み込むことなく、実用的に必要な評価が可能となります。 このXDBファイルを読み込む機能を使った例を、以下にご紹介いたします。

■キャスティング 事例

図3で表示しているキャスティングのケースでは、170ステップの計算結果が1ファイルで出力され、そのファイルサイズは、50GB以上あります。XDBファイルを使い、Isoサーフェスで湯の境界面を作成することで、作成されたXDBファイルは、1.5GB (1/32)まで圧縮されます。
作成されたXDBファイルを読み込み、型へ湯(鋳物充填流体)が充填されていく非定常現象の様子をインタラクティブに確認しながら、モデルを回転・移動操作させることができます。

図3. 鋳造湯流れ解析事例 (FLOW-3D)

■その他の利点

XDBデータセットは、他のFV-UNS形式やPLOT3D形式などの結果ファイルと同様に、画面上の移動や回転、縮小表示や、サーフェスの移動回転、ポイントプルーブや積分計算などの数値演算は空間データと同様に処理ができます。このXDBデータセットを利用することで、ボリュームデータの時と比較し、10倍～40倍程度のファイルサイズが圧縮される傾向にあり、ファイルの読み込みは格段に早くなります。
このXDBデータセットを利用することで、結果処理の時間とファイルリソースを大幅にカットし、早くて扱いやすく、また精度の高い数値解を得ることができます。そして、FieldView 13で出力されたXDBファイルは面の法線成分が保持されております。従いまして、揚力や抗力といった面をベースに計算される積分処理の利便性が向上します。

Sweep Caching

“Sweep Caching”とは、各断面のスイープ描画や、流線・流脈線のアニメーション表示、非定常スイープなど全てのアニメーション表示において、従来バージョンと比較し、飛躍的に描画速度が向上されております。FieldViewの操作において、アニメーションに関するボタン(“SWEEP”や“Animation”)が押された際、各Time Stepにおける表示状態をメモリ上へ1スイープ分キャッシュします。キャッシュ完了後の２周目以降は、保存されたキャッシュより再生されます。

• 1.　キャッシュ後のスイープ操作は、フレームレートを調整しながら再生可能です。
• 2.　ズームや、回転、移動などのモデル操作を行いながらも、スムーズに可視化評価を行えます。

この“Sweep Caching”は、上記記載のXDB Workflowと同様に、これまで以上により詳細な現象を非定常現象の理解に貢献します。非定常における“Sweep Caching”は、非定常時刻の時間をスライダーや、”forward/back”ボタンで直接指定し表示する際に、キャッシュしなおすことなく確認できます。

FieldView 13 Graphical User Interface

FieldView 13のGUIでは、これまで異なっていたLinuxとWindowsでのGUIが統一されます。主にはこれまでのWindowsベースの4つのツールバーから構成されるGUIになります。

• ●メインツールバー(Main Toolbar)では、Restartファイルの書き込み・読み込みのアイコンクリックでの実行や、関数選択、カラーマップの色調整、データセットやリージョン表示に関する調整が可能です。
• ●ビューワ(Viewer Toolbar)及びトランスフォームコントロールツールバー(Transform Control Toolbar)では、 メイングラフィックウィンド内のデータ表示に関する調整が可能です。
• ●サイドツールバー(Side Toolbar)では、各断面や流線の表示など評価する項目を即座に案内するための アイコンが用意されております。また、積分計算パネルやダイナミッククリッピングパネルのアイコンも追加 　 されております。
• ●起動時の画面の大きさや(各ツールバーの配置を含めた)位置は、前回起動時の位置を記憶しており、 　 各個人でカスタマイズ可能です。

各操作パネルについても、メニュー配置とカラーリングを変更しました。

• ●緑色の背景は、読み込み(選択)専用のメニューであり、表示されている文字は他のアプリケーション用にカット&ペーストが可能です。
• ●薄い青色の背景で囲われた領域は、ベクトル関数、スライドバーによるしきい値の関数や間引き表示を行うためのサブセット領域を表します。
• ●流線演算のための“Calculate”ボタンを青色にし、より目立つよう変更しました。

図4. FieldView 13 New GUI

ハイパフォーマンス・レンダリング

FieldView 13では、グラフィックエンジンを刷新しております。マルチコアが搭載されているハードウェアでは、並列で処理するマルチスレッド処理が適用され、ハードウェアによっては40倍以上のレンダリングパフォーマンスが向上します※。この描画速度向上は、ノートPCからマルチディスプレイ対応のクラスタシステムまで適用されます。標準設定では、Frame Buffered Object(FBO) または、FBOから呼ばれる最新のグラフィックカードと最新のグラフィックカードドライバにより得られる性能を最大限利用します。しかし、廉価なグラフィックカードしか搭載されていないマシンの場合、“Frame Buffers(FB)”のみを利用し、FieldViewを起動できます。このFBレンダリングオプションを使用するには、以下の環境変数を定義する必要があります。

• 変数 ： FV_RF_GRAPHICS
• 値　　： 1

また、2006年以前のグラフィックカード・グラフィックドライバを利用の場合も、上記環境変数を設定の上利用いただくことをお勧めいたします。

注※）　利用データや、解析ハードウェア環境により、異なります。