Présentation de ParaView

Introduction:

ParaView est un outil open-source multi-plateforme, d'analyse des données et de visualisation. Les utilisateurs peuvent rapidement construire des visualisations pour analyser leurs données en utilisant des techniques qualitatives et quantitatives. L'exploration des données peut être effectuée de manière interactive en 3D ou par l'utilisation de la programmation sous forme de script en python.
ParaView a été développé pour analyser de très grands ensembles de données en utilisant les ressources de calcul à mémoire distribuée. Il peut être exécuté sur des supercalculateurs pour analyser des données de l'ordre du tera, ainsi que sur les ordinateurs portables pour des données plus petites.

Fonctionnalités:

• Prend en charge plusieurs platesformes (binaires et source)

• Champs de visualisation et d'animation 2D et 3D scalaire, vecteur, et tenseur

• Analyse et manipulation des données d'une façon qualitatives et quantitatives

• Interface graphique utilisateur intuitive et interactive

• Rendu parallèle et distribué

• Scriptable en Python

• Prise en charge des plugins en XML et C ++ 

Formats supporté:

.boundary, .cas, .case, .cosmo, .cube, .csv, .dem, .d3plot, .e, .ex, .ex2v2, .exo, .exoii, .foam, .g, .gen, .gadget2, .hierarchy, .inp, .isdyna, .k, .mha, .mhd, .nc, .ncdf, .netcdf, .nhdr, .nrrd, .obj, .particles, .pdb, .pht, .ply, .png, .pop, .pvd, .pvti, .pvtk, .pvtp, .pvtr, .pvts, .pvtu, .raw, .res, .sesame, .sos, .spcth, .stl, .tec, .tiff, .tp, .vpc, .vrml, .vthb, .vti, .vtk, .vtm, .vtmb, .vtp, .vtr, .vts, .vtu, .wind, .wrl, .xdmf, .xmf, .xyz

Interface graphique de Paraview

LES +++: 

- Tutoriel instructif (avec des exemples de fichiers), documentation en ligne
- Interface moderne et intuitive
- Offre une variété de représentations et de filtres
- Facilement accessibles des informations 
- Supporte l'hébergement à distance
- Des instructions de script (Python) dans le tutoriel
- Développement actif
- Gratuit

LES ---:

- Une méthode de rendu 3D, options de rendu limitées
- Pas de possibilité d'avorter le traçage
- Un abonnement de support  commercial ParaviewPro et guides commerciaux

Liens Utiles:

- http://www.paraview.org/
- http://www.paraview.org/documentation/

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Stirred tank CAO (DesignSpark Mechanical 2.0)

Dans ce tutoriel je démontre la possibilité d'utilisation d'un logiciel gratuit  "DesignSpark Mechanical" dans le cas d'une géométrie moyennement complexe.

Géométrie :

Cette figure montre la géométrie réalisé à l'aide de blender 2.75.
N.B: les dimensions sont en millimètre.

Dimensions de la cuve agité

DesignSpark Mechanical 2.0 :

Cette outil gratuit est très intéressant de par sa facilité d'apprentissage et d'utilisation. Malgré qu'il n'a pas beaucoup de fonctionnalité on arrive facilement à réaliser cette géométrie. Dommage qu'il ne fonctionne pas sous l'environnement LINUX.

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Stirred tank CAO (SALOME 7.6.0)

Dans ce tutoriel je démontre la possibilité d'utilisation du logiciel Open Source gratuit  "SALOME" dans le cas d'une géométrie moyennement complexe.

Géométrie :

Cette figure montre la géométrie réalisé à l'aide de blender 2.75.
N.B: les dimensions sont en millimètre.

Dimensions de la cuve agité

SALOME 7.6.0 :

L'outil CAO de la platforme SALOME permet de réaliser facilement cette géométrie. Plusieurs amélioration peuvent être apportées pour gagner du temps. Par exemple faciliter la réalisation d'une sketch 2D sur n'importe quel plan spatial. Un nouveau module CAO est en préparation pour une sortie début 2016.      

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Stirred tank CAO (FreeCAD 0.15)

Dans ce tutoriel je démontre la possibilité d'utilisation du logiciel Open Source gratuit  "FreeCAD 0.15" dans le cas d'une géométrie moyennement complexe.

N.B: les dimensions sont en millimètre.

Géométrie :

Cette figure montre la géométrie réalisé à l'aide de blender 2.75.
N.B: les dimensions sont en millimètre.

Dimensions de la cuve agité

FreeCAD 0.15 :

FreeCAD est vraiment un outil gratuit très intéressant. La version 0.15 à apporté beaucoup d'amélioration par rapport à la version précédente. Ce tutoriel démontre la possibilité d'utiliser cette outil pour la création de géométrie complexe dans le cadre d'un workflow CFD.  

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Stirred tank CAO (Blender 2.75)

Dans ce tutoriel je démontre la possibilité d'utilisation du logiciel Open Source gratuit  "blender" dans le cas d'une géométrie moyennement complexe.

Géométrie :

Cette figure montre la géométrie réalisé à l'aide de blender 2.75.
N.B: les dimensions sont en millimètre.

Dimensions de la cuve agité

Blender 2.75:

Le logiciel blender nous permet parfaitement de réaliser cette géométrie complexe. La difficulté que j'ai trouvé est dans réalisation d'une duplication rotative d'un objet. Il existe une méthode qui consiste a passé par la fonction "Array" qui me semble complexe. Dans cette tutoriel j'ai utilisé une duplication simple (créer les trois copies une par une). Ce tutoriel démontre bien la possibilité d'utiliser blender pour des applications en CAO mécanique même dans le cas de géométrie relativement complexe.

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Présentation de cfMesh

cfMesh est un outil de maillage permettant d'avoir différent type de maillage. Il est développé par la société "Creative Fields". Ce mailleur est Open source, gratuit et compatible avec OpenFOAM. Il s'agit d'un mailleur parallèle assez rapide qui permet de générer des mailles cartésiennes (2D et 3D), tétraédriques et polyédrales. Le fichier de la géométrie à mailler doit être au format stéréolithographie (.stl).
capacité de cfMesh:

• Géométrie: au format stéréolithographie (.stl). Les patchs des condition aux limites doivent être définie dans le fichiers STL.
• Raffinement : cfMesh permet le raffinement du maillage localement à l'aide des patchs et de géométrie primitive.
• Espace mince: cfMesh permet de garder ou de supprimer les mailles dans les petits gap.
• Inflation sur les surfaces: Nombre de couches, rapport d'épaisseur, épaisseur maximale.
• Modification du maillage: cfMesh permet d'effectuer des transformations topologiques et géométriques sur le maillage.
• Parallélisation: cfMesh permet la parallélisation du maillage à l'aide de OpenMP.

La présentation suivante montre la structure de cfMesh:

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STL format export (Blender, Salome, FreeCAD et DesignSpark Mechanical)

Dans cet article je montre les méthodes à utiliser pour exporter notre géométrie. Dans le cadre de la construction de notre workflow CFD Open Source nous utilisons le logiciel de maillage snappyHexMesh. snappyHexMesh exige l'exportation de notre géométrie en format STL pour chaque condition limite.

Ce tutoriel que j'ai préparé montre la méthode qui nous permet d'exporter convenablement notre géométrie en format STL.   

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Mixing elbow CAO (Blender, Salome, FreeCAD et DesignSpark Mechanical)

Introduction:

Dans cet article je fais une comparaison de quatre logiciels CAO gratuit (FreeCAD 0.15, SALOME 7.6.0, Blender 2.75 et DesignSpark Mechanical 2.0) dans le cas d'une géométrie 3D simple (mixing elbow). 

Le but est de montrer la possibilité d'utiliser ces outils dans notre workflow pour la simulation CFD. Le tableau suivant présente un comparaison simplifiée des outils CAO gratuits avec SolidWorks.

Comparaison: Solidworks vs free CAO software

Vous trouverez ici quatre vidéos que j'ai réalisé afin de démontrer la faisabilité de la création d'un coude de mélange avec des outils gratuits. Blender n'est pas par défaut un logiciel de conception mécanique. Afin de l'adaptée vous pouvez consulter cette article ICI. Une fois maîtrisé, Blender permet de travailler rapidement grâce à ses raccourcis clavier. 
  

Dimensions du coude de mélange

Blender 2.75:

Ce premier test Blender montre qu'il peux être aussi efficace qu'un logiciel payant comme SolidWorks.

FreeCAD 0.15:

FreeCAD à la même philosophie que SolidWorks et pour ce cas simple les deux logiciels ce valent.
 

DesignSpark Mechanical 2.0:

L'apprentissage de ce logiciel est très simple ce qui lui donne un grand avantage. Malgré son nombre de fonctionnalités réduit, on arrive facilement à réalisé cette géométrie.

 

SALOME 7.6.0:

cet  outil possède un très grand nombre de fonctionnalités. Il permet de réaliser facilement cette géométrie.

Conclusion:

Ces tutoriels démontrent la possibilité d'utiliser des logiciels gratuits dans le cas de la réalisation d'une géométrie de complexité intermédiaire au même titre qu'un logiciel payant telle que SolidWorks.

Blender doit être au préalable bien paramétré pour une utilisation en CAO (voir article précédent).   

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Présentation de snappyHexMesh

"snappyHexMesh" est un outils de maillage automatique. Il permet le maillage de géométrie complexe à l'aide de plusieurs paramètres à spécifier. La présentation suivante permet de donner une présentation général du fonctionnement de cette outils. Pour créer le maillage, plusieurs fichiers doivent être ajoutés dans le répertoire du cas en question. Placer le fichier de la géométrie à mailler (fichier au format stéréolithographie (.stl) ou nastran (.nas)) dans un sous-dossier appelé "triSurface" dans le dossier "constant". Un autre fichier à ajouter, dans le dossier "system", est le fichier "snappyHexMeshDict". Il contient tous les paramètres de maillage, dont les principaux sont où et comment raffiner. Le dernier fichier nécessaire est le fichier "blockMeshDict".

Le principe de fonctionnement de "snappyHexMesh" est décomposé en quatre étapes principales ( voir la présentaion pour plus de détaille):

• Création du maillage de base (blockMeshDict)
• Raffinage du maillage de base
• Suppression des mailles non utilisées
• Lissage des maille à la forme de la surface 

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Présentation de BlockMesh

blockMesh est un outil de maillage propre à OpenFOAM. La commande « blockMesh », sous OpenFOAM, permet de générer ce maillage de type « blockMesh » à  partir d'un unique fichier nommé « blockMeshDict » placé dans le dossier « constant/polyMesh ».Un maillage de type « blockMesh » est un maillage structuré fait à partir d'un ou plusieurs blocs  géométriques juxtaposés les uns aux autres. Chaque bloc est défini par ses huit sommets, le nombres de mailles dans chaque dimension et par les déformations facultatives de ses arêtes. Les projections de surfaces les unes sur les autres ou les fusions de surfaces entre elles si besoin est.
 
Le fichier « blockMeshDict » se décompose en six parties définissant : 

• L'unité de mesure (mètre, millimètre, etc.).

• Les coordonnées de tous les sommets de tous les blocs constituant le maillage.

• Les blocs ainsi que leurs options de maillage (nombre de mailles, inflation).

• Les déformations des arêtes s'il y en a.

• Les zones (une zone étant une ou plusieurs ensemble de surface pouvant avoir sa condition aux limites  indépendante).

• Les projections de surfaces les unes sur les autres ou les fusions de surfaces entre elles si besoin est.

L'avantage de ce genre de maillage est qu'il est toujours structuré, quelle que soit la forme et les déformations  des blocs qui le composent.

Par contre, l'inconvénient de ce genre de maillage est qu'il peut demander un travail laborieux pour mailler  des géométries pourtant relativement simples. La figure suivante montre une géométrie maillée avec blockMesh  nécessitant un certain savoir-faire et un temps précieux de calculs à la main.

"blockMesh" est plus préconisé pour des géométrie en 2D.

Exemple de maillage complexe avec blockMesh

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