本章では、WHEELを用いた計算事例として「OpenFOAMを利用したcavityケースの解析ワークフロー」を紹介します。

1. 概要

解析の内容について

この章で扱うモデルはCFDソフトウェアの基礎的な検証として有名な “cavity”モデルです。 上端の壁が水平方向に一定速度で動き、引きずられるように内部の流体が動くようなモデルの解析を行ないます。

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OpenFOAMの配布物には例題として、このモデルを用いる解析用のデータが含まれているので そのファイルを用いて計算を実行します。

なお、本チュートリアルは、富岳上で実行することを前提としています。 異なる環境で実行する場合は、スクリプト・設定を適宜変更してください。

また、本チュートリアルの最終ステップでは、WHEELサーバに インストールされたParaViewを使用して 計算結果の可視化を行ないます。

このため、WHEELをリモートのサーバにインストールしてチュートリアルを実行していたり ParaViewがインストールされていない環境で実行している場合は、 「解析結果の確認」の章は実行できません。

ワークフローの概要

本章ではチュートリアルを通して、以下の3つのタスクコンポーネントからなるワークフローを作成します。

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preprocessコンポーネント
OpenFOAM付属のcavityモデルを準備し、プリプロセス(メッシュ生成・領域分割)を行う。
solveコンポーネント
preprocessコンポーネントで作成されたデータを用い、解析を実施する。また、後処理として、計算結果ファイルを圧縮する。
extractコンポーネント
solveコンポーネントの出力を展開し、ParaViewで開ける状態にする。

2. ワークフローの作成

新規プロジェクトを作成し、始めに3つのTaskコンポーネントを追加してください。

各コンポーネントのプロパティ画面から、名前をそれぞれ preprocess、solve、extract に変更してください。

preprocess コンポーネントの設定

preprocess コンポーネントのスクリプトファイルを作成します。 preprocess コンポーネント内に run.sh という名前で新規ファイルを作成し次の内容を記入してください。

. /vol0004/apps/oss/spack-v0.17.0/share/spack/setup-env.sh

spack load 'openfoam@2012%fj@4.8.0'

echo $FOAM_TUTORIALS
cp -r ${FOAM_TUTORIALS}/incompressible/icoFoam/cavity/cavity ./
mv decomposeParDict cavity/system/

cd cavity
blockMesh || exit $?
decomposePar || exit $?

このスクリプトでは、OpenFOAMのシステムディレクトリから cavityケースをコピーした後、blockMeshによるメッシュ生成、decomposeParによる 領域分割を行ないます。

続いて、コンポーネントのプロパティ画面を開いて、以下の4項目を設定してください。

  • script: run.sh
  • host: fugaku
  • use job scheduler: 有効
  • output files: cavity

以上で preprocess の設定は終了です。

solveコンポーネントの設定

solve コンポーネントにスクリプトファイルをします。 solve コンポーネント内に run.sh という名前で新規ファイルを作成し次の内容を記入してください。

. /vol0004/apps/oss/spack-v0.17.0/share/spack/setup-env.sh

spack load 'openfoam@2012%fj@4.8.0'

cd  cavity
mpiexec -np 4 icoFoam -parallel > ./log.icoFoam 2>&1 || exit $?
reconstructPar || exit $?
touch result.foam

cd ../
tar cfzh  cavity.tgz ./cavity/

このスクリプトでは、 preprocess コンポーネントで作成した入力データを用いて icoFoamを用いた解析を実施します。 また、ParaViewでの可視化のために後処理を行ない、結果ファイルを圧縮しています。

続いて、コンポーネントのプロパティ画面を開いて、以下の4項目を設定してください。

  • script: run.sh
  • host: fugaku
  • use job scheduler: 有効
  • output files: cavity.tgz

extractコンポーネントの設定

extract コンポーネントに run.sh という名前で新規ファイルを作成し次の内容を記入してください。

tar xfz cavity.tgz

このスクリプトは、 solve コンポーネントの出力結果を展開し、ParaViewを起動する準備をします。

最後にコンポーネントのプロパティを開いて、scriptに run.sh を設定してください。

ファイル依存関係の設定

最後にコンポーネント間の入出力設定を行います。 preprocess のoutput filesに設定した cavity の▶を solve コンポーネントにドロップして接続してください。 また、solve コンポーネントのoutput filesに設定した cavity.tgz の▶を extract コンポーネントにドロップして接続してください。

以上でワークフローの作成は完了です。save project ボタンをクリックして作成したプロジェクトをsaveします。

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3. プロジェクトの実行

run project ボタンをクリックして、プロジェクトを実行してください。 初めに、富岳へのログインに必要な秘密鍵のパスワードを聞かれますが、それ以降はワークフローの終了まで操作は不要です。

4. 解析結果の確認

本節では解析結果の確認を行います。

計算結果ファイルのパスを取得するため、 extract コンポーネントのプロパティ画面を開いてFilesエリアを表示し cavity ディレクトリを開いてください。 その下に result.foam ファイルが表示されるので、クリックして選択し share file ボタンをクリックしてください。

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result.foam ファイルのパスが表示されます。 コピーボタンをクリックするとファイルのパスがクリップボードにコピーされるので、このファイル名を引数にParaViewを起動してください。

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解析結果

参考として流速ベクトルの可視化結果を記載します。

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以上で、cavityケースの実行ワークフローは終了です。

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