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ADVENTURE, セミナー

第12回ADVENTURE定期セミナー

開催要項

【日　時】　6月13日(木)　13:00 – 17:20
【場　所】　 東京大学　工学部8号館　地下1階　85講義室
【参加資格】どなたでも参加できます
【受講料】　 20,000円 (一般)／5,000円 (学割)
懇親会費：1,000円
【お問い合わせ・お申込み】 advseminar@meshman.jp
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開催趣旨

今回の定期セミナーはADVENTURE_Magneticの開発と応用と題し、ADVENTURE_Magnetic、特に静磁場の領域分割解析の基礎事項の解説から最新モジュールのご紹介まで充実した内容になっております。

セミナー後に場所を移動して有料懇親会を予定しておりますのでこちらも是非、ご参加ください。
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【プログラム】

1 13:00-13:10 開会の挨拶
ADVENTUREプロジェクトリーダー
 東京大学大学院工学系研究科 教授 吉村 忍
2 13:10-14:00
 ADVENTUREとポスト「京」プロジェクト
東京大学大学院工学系研究科 教授 吉村 忍
現在開発が進められているエクサスケールスパコン「ポスト京」のための9つの重点課題プロジェクトにおいて様々なシミュレーションコードの開発が進められています。本講座では、重点課題6のサブ課題A「燃焼器・ガス化炉」における燃焼流-伝熱-熱応力連成解析、及びサブ課題C「洋上風力発電」における流体-構造-疲労損傷連成解析での、ADVENTUREモジュールの役割についてご紹介します。
3 14:00-14:50
 静磁場の領域分割解析の要点
九州大学 名誉教授　金山　寛
平成における大規模（線形）静磁場解析用の前処理手法の開発研究を振り返り基礎的な事項の復習を行う。
１．線形静磁場における２つの定式化
〈1・1〉　H法
〈1・2〉　A法と電流補正
〈1・3〉　ネデレック要素(辺要素）
〈1・4〉　線形静磁場における有限要素法近似
２．Ａ法の定式化と領域分割法
３．インターフェイス問題とその前処理方法
４． ADVENTURE_Magneticのデフォールト前処理
（diag)とBDD-DIAG
14:50-15:05 休憩
4 15:05-15:50
 ADVENTURE_MagneticおよびWindows版の最新動向
八戸工業大学工学部機械工学科 講師 杉本 振一郎
開発中のADVENTURE_Magnetic最新版は、1,300億自由度の準定常解析に成功しています。また、回転機の解析に本格的にスーパーコンピュータを利用できるようになり、計算時間を500分の1以下にすることに成功しました。本講演では、ADVENTURE_Magneticの最新動向、新たに公開するADVENTURE_Magnetic_on_Windows Ver.0.3bについて紹介します。
5 15:50-16:35
 ADVENTURE_FullWave・
波動音響解析モジュール; ADVENTURE_Sound
宮崎大学工学部電気システム工学科 准教授　武居 周
今年の春にリリースしました新モジュール：ADVENTURE　_Sound、および今年度リリース予定ADVENTURE_Fullwaveについて解説します。本モジュールで扱うことができる波動現象は、一般的に数値シミュレーションの実施に要する計算時間やメモリ量が多大であるため困難です。これらのモジュールでは階層型領域分割法による並列化を中心とする技術開発により、これまで困難であった大空間の波動解析が実用時間内に可能とします。セミナーでは両モジュールの概要、原理、使用方法等についてお話し致します。

1. 波動音響解析コード：ADVENTURE_Soundについて
〈1.1〉 概要
〈1.2〉 扱う方程式について
〈1.3〉 解析機能紹介
1.3.1 定常解析
1.3.2 非定常解析
1.3.3 精度検証結果について
〈1.4〉 数値例の紹介

2. 高周波電磁界解析コード：ADVENTURE_Fullwaveについて
〈2.1〉 概要
〈2.2〉 扱う方程式について
〈2.3〉 解析機能紹介
2.3.1 定常解析
2.3.2 非定常解析（開発中）
2.3.3 精度検証結果について
〈1.4〉 数値例の紹介
3. その他
〈3.1〉 想定しているユーザー
〈3.2〉 おすすめの使用方法
〈3.3〉 今後のリリース予定等
6 16:35-17:15
 MagneticのWindows版の実際
株式会社インサイト 研究開発部主査 淀 薫
ADVENTURE_Magnetic_on_Windowsは、WindowsでADVENTURE_Magneticによる電磁場解析を簡単に行えるようにしたモジュールです。ADVENTURE_Magnetic_on_Windowsの最新版を使って、インストールからサンプル例題の解析、ParaViewによる可視化までの一連の手順を実演しながらご紹介します。
7 17:15-17:20
 閉会の挨拶
九州大学 名誉教授　金山 寛

セミナー後に場所を移動して有料懇親会を予定しておりますので こちらも是非、ご参加ください。

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◆詳細 ：ADVENTUREホームページ
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ADVENTUREプロジェクトとは

正式名称：「設計用大規模計算力学システムの開発プロジェクト 」日本学術振興会 未来開拓学術研究推進事業の一環としてスタートした、ライセンスフリーかつオープンソースの大規模並列CAEシステムADVENTUREの保守・ 開発・無料公開を行っている産学連携プロジェクトです。

★ADVENTURE：
ADVanced ENgineering analysis Tool for Ultra large REal world

ADVENTURE, ADVENTURE_Magnetic, Windows版

A14_ADVENTURE_Magnetic_On_Windows テスト（３）

４．ParaViewデータ表示
計算の終わったデータを可視化します。
可視化ソフトはParaView、およびParticle Viewerを使います。最初はParaViewです。
ParaViewは大規模データの可視化を目的とした、オープンソースソフトウェアです。
FEMとの相性も良く、任意の断面表示、変形図、グラフ化など多彩なポスト処理が可能です。
http://www.paraview.org/
のホームページからプログラム、マニュアルのダウンロードが可能です。
日本語のチュートリアルなども、いろいろ公開されているので、インターネットで検索、参考にしてください。
４．１．ParaViewインストール
ParaViewホームページから適当なOS用プログラムをダウンロードし、インストールします。
インストールに関しては、特に注意することはありません。
４．２．ParaViewデータ読み込み
ParaViewを立ち上げ、メニューバーの「File」→「Open」コマンド（①）で、ADVENTURE_Magnetic_On_Windowsで計算し、ParaView用データとして保存していた”res.vtu”を開きます。
ParaViewのウィンドー配置は自由に設定できるので、上図と必ずしも同じようなウィンドー配置になっている訳ではありませんが、Pipeline Browser、Properties/Information、Layout #1ウィンドーが見えているはずです。
Pipeline Browserでは、データに施したフィルタリング等の経歴、および各処理結果の可視化が選択できるようになっています。
今はres.vtuデータの可視化が行われていることが、わかります。
Propertiesウィンドーの「Apply」ボタン（②）をクリックします。CADモデル、Air領域のソリッド図が、上図のようにLayout#1に表示されます。
４．３．ParaViewデータ可視化
Toolbarの”Solid Color”と表示されているコマンドウィンドー（③）右の”▼”をクリックし、”Magnetic Flux Density”を選択します。
“Magnitude”は絶対値強度表示であることを表しています。X, Y, Z成分表示も可能ですが、とりあえず”Magnitude”のままにしておきます。
“Surface”はCADモデル最外面の値を色表示します。こちらも、とりあえず”Surface”のままにしておきます。
Layout#1ウィンドーのモデルを、マウス左ボタン押ししながらマウス移動させて、モデルの表示角度を決めます。
Toolbarの「Rescale to Custom Data Range」ボタン（④）をクリックして、表示データ範囲を決めます。
最初はプログラムが最小値、最大値を探し、表示範囲を自動的に決めています。
筆者の場合、最小値”6.60102e-8″、最大値”0.135178″でしたが、最小値に”0.0″、最大値に”0.001″を入力、「Rescale」ボタン（⑤）をクリックします。
モデル最外面の一部が、赤く表示されます。
後はParaViewに慣れていただき、気にいるように可視化させる、ということになるのですが、もう一表示例を挙げておきます。
先ほどの状態からtoolbarの「Glyph」ボタン（⑥）をクリックします。
ParaViewにはデータ処理のための、様々なフィルターが準備されています。
Menu bar「Filter」→「Alphabetical」にマウスポインタを移動させると、インストールされているフィルタが表示、実行させることが出来ます。
また必要であれば、各自でフィルタをプログラミングして、ParaViewから呼び出すことも可能です。
「Glyph」はフィルタの一つで、磁束の流れ、強度を矢印で可視化させることが出来ます。
「Glyph」ボタン（⑥）をクリックすると、Pipeline Browse”に”Glyph1″という表示が追加され、データ処理に移ることがわかります。
Propertiesウィンドーの「Apply」ボタン（②）を、クリックすると処理が行われます。
モデル最外面データと重なって見難いので、最外面データを見えないようにします。
Pipeline Browserの「res.vtu」左側の眼印（⑦）をクリックし、最外面データを消します。
矢印の大きさが少し大きく見難いので、少し小さくしてみます。
Propertiesウィンドー「Scaling」項目、Scale Mode「off」→「Scalar」を選択します。
Scale Factorに入力されている数字を”0.01500…..”→”0.007″と入力し直し、「Apply」ボタン（②）をクリックします。
矢印の長さを磁束密度強度に比例させて、表示させることも出来るのですが、今回は矢印の色で強度を表すことにします。
Toolbar「Rescale To Custom Data Range」ボタン（④）をクリック、最大値を”0.001″と入力、「Rescale」ボタン（⑤）をクリックします。
これで強度の強い部分の矢印が赤くなり、磁束の流れ、強度が可視化できました。

いかがでしょうか？
ADVENTURE_Magnetic, Windows版

A13_ADVENTURE_Magnetic_On_Windows テスト（２）

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この回では、前回のデータセットを使って解析を進めてゆきます。
解析手順はAdvMagOnWinマニュアルにも詳細な手順が記載されています。そちらも御参照ください。
３．解析
プログラムをスタートさせた後、新規解析ケースを作成します。メニューウィンドーの「ファイル(F)」→「新規解析ケース作成(N)」を選択します。
現在の解析ケースを保存するか聞いてきますが、「いいえ(N)」を選択します。解析ケースの作成ウィンドーが開き、「次へ」を選択します。
解析するジャンルは、「電磁界解析」で変更せず、「次へ」を選択します。
解析するより細かいジャンルは、「非線形静磁界解析」で変更せず、「次へ」を選択します。
モデル形状のファイルタイプは、「IGES」、「四面体１次辺要素」で変更せず、「次へ」を選択します。
３．１．メッシュ作成
３．１．１．CADモデルの選択
DataSet2.zipを適当なフォルダーに解凍します。
soft.ptn, magnet.ptn, coil.ptn, air.ptn, al.ptn, coil.dat, magnet.dat, material3.dat, magnet.igs, soft.igs, al.igs, coil.igs, air.igs, bh_curveのファイルが出来ているはずです。
メニューウィンドーの「メッシュ(M)」→「IGESファイル選択(I)」を選択します。
IGESリスト　ウィンドーが開きますので、「追加」ボタンをクリックします。
ファイル読込ダイアログが表示されるので、解凍したigsファイルを5個順番に「追加」ボタンで追加し読み込んでいきます。
5個のファイルを読み込むとIGES読込ウィンドーの「OK」ボタンをクリックします。
３．１．２．節点密度の設定
次に「メッシュ(M)」→「節点密度設定(D)」を選択します。節点密度設定ウィンドーが開きます。
節点密度の指定方法は幾つかありますが、ここではptnファイルを使って設定します。
節点密度設定ウィンドーの「ファイル」ボタンをクリックし、解凍した適当なptnファイルを選択します（どの解凍ptnファイルも内容同じなので、どれでも可です）。
ファイルの読み込みに成功すれば、基本節点間隔が0.006に変更されているはずです。成功すれば「OK」ボタンをクリックし設定終了です。
３．１．３．表面パッチの作成
CADデータから表面パッチを作成します。「メッシュ(M)」→「表面パッチ作成(P)」を選択します。
表面パッチ作成ウィンドーが開くので「OK」ボタンをクリックすると、表面パッチの計算が始まります。
３．１．３．メッシュの作成
次はメッシュの作成です。「メッシュ(M)」→「メッシュ作成(M)」をクリックします。
メッシュ作成ウィンドーが開きます。ウィンドー内の「表面形状を補正する」のチェックは入れたままで、「OK」ボタンを押すとメッシュ作成が始まります。
計算はしばらく続き、完了すると総要素数、および総節点数が報告されます。筆者の場合、要素数64125、接点数92093でした。「OK」ボタンクリックします。
３．２．解析条件の設定
３．２．１．物性値の設定
Al材はLinux版　渦電流解析をテストするため定義してありますが、Windows版では未だ渦電流解析がサポートされていないので、その他領域と定義します。
air材も磁気抵抗率=795774.7の、その他領域と定義します。
magnet材は永久磁石領域と定義します。
soft材は磁性体領域と定義します。
coil材はコイル領域と定義します。
初期値は適用ボリュームID=0から4までが、磁気抵抗率=795774.7の物性ID=1に定義されています。
これを順番に追加、修正してゆきます。
どの材料が、どの適用ボリュームに設定されているかは、「メッシュ(M)」→「IGESファイル選択(I)」をクリックすることで確認できます。
筆者の場合、air.igs, al.igs, coil.igs, magnet.igs, soft.igsの順にファイルを追加したので、airはボリューム=0、alはボリューム=1、coilはボリューム=2、magnetはボリューム=3、softはボリューム=4に設定されています。
物性値は「解析(A)」→「物性値設定(M)」→「電磁界解析」を選択します。物性データの設定ウィンドーが開きます。
適用ボリュームIDは、選択したIGESファイルの順番に従って、0から4に設定されます。
物性データの設定ウィンドーの物性ID=1の行をクリックすると物性の変更ウィンドーが開きます。
まずcoil材の物性値を設定してみます。左側の「物性の種類」を「その他」から「コイル」に選択しなおします。
「コイル」の設定欄が有効になり、「コイル」の「定義方法」を「RF」から「MD」に変更します。「定義ファイル」は解凍したcoil.datを選択します。
「適用するボリューム」は、筆者の場合、coilはボリューム=2でしたので、「2」に変更します。
「OK」をクリックして物性データの設定ウィンドーに戻ります。
次に磁性体の物性値を設定します。「物性の追加」をクリックします。
物性の追加ウィンドー左側の「物性の種類」を「磁性体」を選択し、物性値の設定欄　磁気抵抗率=757.1、磁性体の定義ファイルに解凍したbh_curveファイルを選択、適用するボリューム=4と入力し「OK」をクリックします。
これで物性ID=1のコイル、ID=2の磁性体が定義されました。
さらに「物性の追加」をクリックします。
物性の追加ウィンドー左側の「物性の種類」を「永久磁石」を選択し、物性値の設定欄　磁気抵抗率=795774.7、「定義方法」を「MD」選択、「定義ファイル1」を解凍したmagnet.dat選択、適用するボリューム=4と入力し「OK」をクリックします。
さらに「物性の追加」をクリックします。
物性の追加ウィンドー左側の「物性の種類」を「その他」を選択し、物性値の設定欄　磁気抵抗率=795774.7、適用するボリューム=0,1と入力し「OK」をクリックします。
以上で領域ボリューム0から4の材料に物性ID=1から4が設定されました。「OK」をクリックします。
３．２．２．境界条件の設定
「解析(A)」→「境界条件設定(B)」を選択します。
境界条件設定ウィンドーが開き、バッチ識別分解能を角度で設定できるようになります。今回は修正せず、このまま「OK」をクリックします。
境界条件設定画面が起動します。
画面では以下のようにモデルを操作します。
＊回転 : ホイールボタン(中ボタン)を押しながらマウスを動かすと、モデルが回転します。
＊平行移動 : マウスの左ボタンを押しながらマウスを動かすと、モデルが平行移動します。
＊ズーム : 右ボタンを押しながらマウスを上に動かすとズームアウト、下に動かすとズームインします。
＊節点の選択 : マウスで希望の節点をクリックすると、節点を選択できます。選んだ節点には（ちょっと見にくいですが）黒い四角が表示されます。
＊面の選択 : 節点を選択した状態で右クリッすると、節点が所属する面を選択できます。右クリックを続けると、次の面が選択状態になります。
今回の解析では、初期画面の全面にベクトルポテンシャル法線方向ベクトルポテンシャル成分を0に定義します。
上面に属する節点・面を選択します。下図のようになってるはずです。
境界条件設定ウィンドーの「BC」→「BC(Magnetic)」→「Add Magnetic Vector Potentia」を選択します。
「Normal」にチェックを入れ「OK」をクリックします。
同じくした他の面も節点・面を選択、ベクトルポテンシャル「Normal」を選択します。
境界条件の設定が終了したら、境界条件を確認してみます。境界条件設定ウィンドー「View」→「Boundary Condition」→「Cnd format」を選択すると確認できます。
確認ウィンドー「OK」をクリックします。
境界条件設定ウィンドー「File」→「Quit」をクリックすると確認ウィンドーが表示されますので、「OK」をクリックすると、条件が自動保存され設定が終わります。
３．２．３．ソルバー入力ファイル作成
続いて、「解析(A)」→「ソルバー入力ファイル作成(C)」を選択し、入力ファイル作成ウィンドー「OK」をクリックし、作成を行います。
３．３．解析実行
３．３．１．領域分割
領域分割の詳細説明については、マニュアルをご参照ください。
「解析(A)」→「領域分割(D)」を選択すると、領域分割ウィンドーが開きます。
初期条件から変更せずに「OK」をクリックします。
３．３．３．ソルバーの実行
解析計算を始めます。「解析(A)」→「ソルバー実行(R)」を選択すると、ソルバー実行ウィンドーが開きます。
ソルバー実行オプションの詳細については、マニュアルを参照ください。
今回は初期条件から変更なしに、実行してみます。
「スタート」をクリックすると計算が始まります。
計算中は、どのような計算状態にあるのかわからないため若干不安になりますが、じっと待ちます。
約10分ほどで計算終了します。
３．４．解析データの書き出し
解析結果は、AVS、ParaView、Meshman_ParticleViewer_HPCといった可視化ソフトウェアでチェックすることができます。
まず解析結果をParaView可視化データファイルに書き出してみます。
「解析(A)」→「解析結果のエクスポート」を選択すると、解析結果のエクスポートウィンドーが開きます。
出力する物理量として「磁束密度」、「電磁力」、出力形式として「VTK形式(ParaViewなど)」にチェックを入れます。
出力フォルダを指定して「OK」をクリックします。
３．５．AdvMagWinの終了
これでAdvMagWinの操作は終了です。
「ファイル(F)」→「解析ケースの保存(S)」で解析ケースを保存することが出来ます。後日解析条件などを変えて、再実行する場合便利です。
「ファイル(F)」→「終了(X)」で終わります。
次回は、解析データを可視化ソフトで見てゆくことにします。
ADVENTURE_Magnetic, Windows版

A12_ADVENTURE_Magnetic_On_Windows テスト(１)

久しぶりにブログへの掲載を再開します。
ADVENTUREを動かすうえでの、課題の一つがLinuxでしか動かせないという制約です。
オープンソースの解析プログラムなので、Windows上にも容易に載せ替え出来そうにも思えますが、実際は困難を極めます。
それでも、なんとかWindows上で試せるように、制限はありますが、ADVENTURE_sold、およびADVENTURE_Magneticの移植が行われ公開されてきました。
最近、Microsoft社よりWindows Subsystem for Linux (WSL)が、64bit版Windows10に正式に導入されました。
WSLを使ってWindows上でも、ADVENTUREを走らせるれる可能性が出てきました。
ただしグラフィックスの問題、OpenMP上の並列計算が可能か、など懸念点があり一筋縄ではいかないようにも感じています。
筆者もWSL/OpenSUSE環境を構築し、ADVENTUREのテストを行おうと準備中です。
こちらについても後日、紹介してゆきたいと思います。
さて今回はADVENTURE_Magnetic_On_Windowsによる、サンプルデータ解析手順を紹介しようと思います。
ADVENTURE_Magnetic_On_Windowsは、Linux版ADVENTURE_Magneticに比べて、渦電流解析ができない、並列計算が出来ないなど、subset版との位置づけにはなります。
しかし取り扱いデータ、および出力データはLinux版とコンパチビリティーが取れています。非線形計算は可能です。
まずWindows版で磁場解析を試してみたい、という要求には答えることが出来ます。
また使用者が増え、ユーザーの声がADVENTUREプロジェクトにフィードバックされれば、渦電流解析を含むWindows版フルセットの開発を後押しする力となります。
ぜひ多くの皆さんに試していただきたいと思います。
１．ADVENTURE_Magnetic_On_Windowsのインストール
ADVENTURE_Magnetic_On_WindowsはADVENTUREプロジェクトのHP(http://adventure.sys.t.u-tokyo.ac.jp/jp/)に行き、ユーザー登録することで無償ダウンロード可能です。
配布ファイルサイズは、約175MBです。
配布されているzipファイルを任意のフォルダー下に展開します。
AdvMagOnWin-0.1bという名前のフォルダーが、展開フォルダーの下に作られます。
AdvMagOnWin-0.1bフォルダーの下にadvmagonwin.batファイルがありますので、そのファイルをダブルクリックするとプログラムが走り出します。
Fig.1のような開始ダイアログウィンドーが開くので、スタートボダンを押します。

スタートボタンを押すとFig.2のようにメインウィンドー、メッセンジャーウィンドー、手順ガイドの3つのウィンドーが開き準備完了となります。

プログラムは、毎回advmagonwin.batをダブルクリックして起動させます。
２．テスト解析CADデータ
ADVENTURE_Magnetic_On_Windowsには、残念ながらCAD機能が備わっていません。一般商用CADソフトで出力されたCADファイルを、ADVENTUREに使えるようにする方法を考慮中です。
現状取り扱えるCADデータは、Ver5.3準拠IGES形式です。
Linux版ADVENTUREプログラムと同じく複数材料のデータを取り扱う場合、接した面を同一形状、同一位相にしておく必要があります。
取り扱いCADデータについては、AdvTriPatchプログラムのマニュアルをご参照ください。
データはMKS単位系で作成してあります。結果もMKS単位系で出力されます。
ここではFig.3のようなデモ用CADファイルを使って、テスト行っていきます。

向かって右側の黄色い棒が、コイル(coil.igs)で上下方向に電流を流します。
青色棒は軟磁性体(soft.igs)です。赤色棒は永久磁石(magnet.igs)。コイル、軟磁性体、永久磁石の裏側に灰色の導電材料板(al.igs)が位置しています。
Windows版では渦電流解析がサポートされていないので、無用な導電板ですが、Linux版でコイルに交流電流を流すと、この導電板に渦電流が流れます。
これらの周りは大気(air.igs)で覆われています。
データは2016年9月18日に公開されていますが、再載しておきます。ファイル名DataSet2.zipです。
DataSet2
デモデータは実用的には、特に意味の無いモデルですが、Linux版を含めたADVENTURE_Magneticの全てのオプション計算が試せるようになっています。
次の回は、このデータセットを使って解析を進めてゆきます。