FreeCADで反応槽モデルを作成
この記事について
本記事では、OpenFOAMによる流体解析で使用するCADモデルの作成方法を紹介します。オープンソースのFreeCADを用いて反応槽を作成する手順を備忘録として残します。
毎回FreeCADの使い方を思い出しながらモデルを作成するのは手間がかかりますし、Pythonで自動化できないかな～とか考えてます。より効率的な作成手法があれば教えていただけると幸いです。
FreeCADについて
FreeCADはオープンソース(LGPLライセンス)の汎用3D CAD モデラーです。主に機械工学やプロダクトデザイン向けでしたが、それにとどまらず建築やその他の専門分野など工学全般での利用に適しています。商用CADと比べると操作性や安定性はやや劣り、複雑なアセンブリや大規模モデルでは動作が重くなることがありますが、今回の様な小規模3D CAD程度であれば、ほとんど問題になりません。
主な特徴
- 完全無料・オープンソース
- パラメトリック設計
- Pythonスクリプト対応
- 豊富なワークベンチ
反応槽作成手順
反応槽の作成を行っていきます。今回はFreeCADのv1.0版でモデリングを行っていきます。
反応槽の寸法はTL間が2.5m、直径が1.5m、槽底面は楕円型の反応槽になります。この記事では3D CADデータを作成した後に、OpenFOAMで解析するためにSTLファイルにするまでを記録しておきます。
1. FreeCAD起動
インストールしたFreeCAD 1.0を起動させ、新規ファイル下のパラメトリックパーツボタンをクリックします。
2. Sketch作成
左上にあるワークベンチの切り替えでPart Designを選択します。メニューバーよりSketch→スケッチを作成を選択して作図画面を選択します。（今回はXZ平面を選択→OKボタン）
3. 楕円弧作成
ツールバーより楕円弧の作成を選択して、下のような楕円弧を作成します。
4. ポリライン作成
次に、ツールバーよりポリラインの作成を選択して、先ほど作成した楕円弧の端点を結んで下のような図形を作成します。時々、拘束点でエラーが出ますので画面左側のソルバーメッセージ部に表示されている拘束点を削除するとエラーが解消されます。
5. 完全拘束
水平距離拘束や垂直距離拘束、一致拘束(点同士や点と線を拘束)を行うことで図形の線が緑色になり完全拘束された状態になります。この状態でタスクの閉じるボタンを押します。
6. レボリューション
ツールバーよりレボリューションをクリックすることで反応槽のボディを作成することが出来ました。このままでは流体解析等のデータとしてはまだ使用できないので、もう少し加工していきます。
7. Downgrade
ワークベンチの切り替えでDraftを選択して、上部メニューバーにあるModification→Downgradeをクリックします。
8. 各STL面作成
Downgradeを行うと、先ほど作成した反応槽ボディの各Face面(上部、側面、底面)がそれぞれ作成されます。Faceを一つ選択してファイル→エクスポートをクリックすることでその面のSTLファイルを作成することが出来ます。
出力されたSTLファイルをOpenFOAMやメッシャーに読み込ませてメッシュを切れば流体解析を実行できます。
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