「Coreform Cubitは私たちの計算シミュレーションに不可欠です。pave、sweep、Sculptの各機能により、難しいモデルでも整合性のあるHexメッシュを生成でき、活発なユーザーフォーラムのおかげで複雑なメッシング問題も効率よく解決できます。」"
Hom Nath Gharti
教授
Queen's University（カナダ）
背景
The Carol Ellis Digital Earth Science and Engineering Lab Queen’s UniversityのCarol Ellis Digital Earth Science and Engineering Labは、Hom Nath Gharti教授が率いる地球科学・工学の学際研究グループです。衛星、リモートセンシング、地上センサーなどから得られる大量のデータを、計算手法やAIアルゴリズムで解析・解釈し、持続可能な発展へ役立てることを目指しています。観測データと高度なモデリングを組み合わせ、都市騒音、探査地震学、鉱山、全球地球力学まで幅広い複雑現象を研究しています。
課題
研究室では多様な地球科学問題に対して弱形式の数値手法を用いており、要素歪みを抑え、数値精度と安定性を確保しやすいHex要素を重視しています。一方、Tetメッシュでは歪みの制御が難しく、弱形式で同等の精度・安定性を保つことが難しくなります。複雑な3次元モデルでHexメッシュを生成するには、専用の高度なHexメッシング技術が必要です。
解決策
Coreform Cubitは複雑モデルのHexメッシュ生成に必要な機能を提供します。特に多用されるのが、四角形表面メッシュを作る「pave」、それを体積方向へ押し出してHexメッシュを作る「sweep」、そしてsweepできないモデルに対して自動Hexメッシュを生成するSculptです。
Coreform Cubitでメッシュを作成した後、研究チームは MeshAssist を使ってメッシュを変換・処理し、 SPECFEM3Dによる波動伝播シミュレーションへ渡します。 最後に、オープンソースの並列可視化ソフトウェア ParaView を用いて3次元可視化を行います。
pave、sweep、Sculptを組み合わせたこのオープンソースワークフローにより、実寸大のクジラ骨格、3次元地下鉱山、現実的な都市環境、複雑な地質構造を持つ岩盤斜面など、難しいモデルのメッシュを構築できました。
Coreform Cubitのライブウェビナーと活発なユーザーフォーラムは、非常に複雑なメッシング課題を解決するうえで大きな助けになっています。
図1：クジラ骨格モデルのHexメッシュ。骨格のような生体形状はsweepできない場合が多く、SculptはこのようなモデルのHexメッシュ自動生成に適しています。
図2：複雑な地下鉱山のHexメッシュ。
図3：都市領域のQuadメッシュ。色付きブロックは建物を示します。
図4：複雑な地質構造のQuadメッシュ。
図5：都市領域における列車ホーンの騒音伝播。白いブロックは建物を示します。
まとめ
Coreform CubitのHexメッシングは、研究チームが必要とする整合性のあるHex/Quadメッシュを生成する実用的な基盤を提供します。高品質メッシュの準備、解析ツールとの連携、メッシュ修正作業の削減により、Queen’s Universityの研究チームはメッシュ作業より科学的知見の獲得に集中できます。