OpenFOAM インストールガイド【Windows 10&11】

CAEソフトウェア
2024年08月29日
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はじめに

OpenFOAMとは

OpenFOAM（Open Field Operation And Manipulation）は、主に流体力学の解析やシミュレーションを行うためのオープンソースソフトウェアです。
エンジニアや研究者の間で広く利用されており、その高いカスタマイズ性と強力なシミュレーション機能が特徴です。

OpenFOAMは、CFD（Computational Fluid Dynamics、数値流体力学）シミュレーションのための高度なツールを提供し、複雑な物理現象のモデリングに適しています。

Windows 10&11でのインストールの概要

Windows環境でOpenFOAMを使用する場合、通常は直接Windows上にインストールするのではなく、WSL（Windows Subsystem for Linux）を利用します。

WSLは、Windows 10&11上でLinux環境を仮想化するための機能で、Linuxのソフトウェアをそのまま実行できます。

この記事では、Windows 10&11にWSLをセットアップし、その上にOpenFOAMをインストールする手順をステップバイステップで解説します。

初めての方でもわかりやすいよう、詳細な手順を提供しますので、安心してインストール作業を進められます。

必要な前提条件（ソフトウェアやシステム要件）

OpenFOAMをWindows 10&11上にインストールするにあたって、以下のシステム要件とソフトウェアが必要です：

システム要件:

  • 64ビット版のWindows 10 or 11
  • 最低16GBのRAM（推奨）
  • 十分なディスクスペース（OpenFOAMやWSL、Ubuntuのインストールに約20GB以上）

必要なソフトウェア:

  • Windows Subsystem for Linux（WSL）
  • Ubuntu（WSL上で動作するLinuxディストリビューション）
  • OpenFOAM公式リポジトリからのパッケージ

これらの要件を満たしていることを確認したら、次のステップであるWSLのセットアップに進みましょう。

OpenFOAMをWindows 10&11にインストールする際、必要なソフトウェアとしてはWSLとUbuntuが中心です。

OpenFOAM自体はLinux環境で動作するため、WSL上のUbuntuで実行されます。
そのため、Windows上で直接OpenFOAMの実行ファイルを起動させる必要はありません。

WSLのセットアップ

WSL（Windows Subsystem for Linux）とは

WSLは、Windows上でLinuxディストリビューションを実行できるようにするMicrosoftの機能です。

WSLを使用すると、Linuxのコマンドラインツールやアプリケーションを直接Windows上で動作させることができます。
これにより、OpenFOAMのようなLinux専用のソフトウェアもWindowsで使用可能になります。

WSLの有効化手順

まず、WSLを有効化する手順を説明します。

1. 管理者権限でPowerShellを起動

Windowsの検索バーに「PowerShell」と入力して、表示される「Windows PowerShell」を右クリックし、「管理者として実行」を選択します。

2. WSLのインストール

PowerShellで以下のコマンドを入力し、WSLをインストールします。

PowerShell
wsl --install

このコマンドは、WSLとそのデフォルトのLinuxディストリビューション（通常はUbuntu）を自動的にインストールします。

インストールが完了したら、再起動を促される場合がありますので、指示に従い再起動してください。

3. WSLのバージョン確認

再起動後、再びPowerShellを開き、以下のコマンドでWSLのバージョンを確認します。

PowerShell
wsl --list --verbose

出力に「VERSION 2」と表示されていれば、WSL 2が有効化されています。

Ubuntuのインストール

WSLが有効になったら、次にUbuntuをインストールします。

1. Microsoft Storeを開く

「スタート」メニューから「Microsoft Store」を開きます。

WLSのインストールにより、既に「Ubuntu」がインストールされているか確認してください。

Ubuntu

もし未インストールであれば、Microsoft Store上でUbuntuをインストールします。

2. 初期設定

インストールが完了したら、「スタート」メニューから「Ubuntu」を起動します。

初回起動時に、ユーザー名とパスワードの設定が求められますので、これを設定してください。
このユーザーは、Ubuntu内での管理者ユーザーになります。

Ubuntuのセットアップが終了すると、最後に「$」が表示され、入力待ち状態になります。
（セットアップには少々時間がかかります）

3. パッケージのアップデート

リポジトリが追加されたら、パッケージリストを更新します。

Bash
sudo apt-get update

この処理が終了したら、続けて以下のコマンドを実行します。

Bash
sudo apt-get upgrade

途中、Ubuntuのパスワードを聞かれる場合があります。
また処理を続けるための（Y/n）の入力が必要ですので、その場合は「Y」で続行します。

少々時間がかかりますが、最後に入力待ち状態になったらアップデート処理は終了です。

これで、WSLとUbuntuのセットアップが完了しました。

次に、Ubuntu上でOpenFOAMのインストールを行います。

OpenFOAMのインストール

OpenFOAMのインストール

1. OpenFOAMのダウンロード

OpenFOAM-v2012-windows10.tgz のリンクをクリックして、OpenFOAM-v2012をダウンロードします。

2. Bashの起動

「スタート」メニューから「Ubuntu」を開き、bashターミナルを起動します。

3. ファイルのコピー

bashターミナルで、以下のコマンドを入力して、ダウンロードフォルダからローカルbash環境にOpenFOAM-v2012-windows10.tgzをコピーします。

Bash
cp -ar /mnt/c/Users/<ユーザー名>/Downloads/OpenFOAM-v2012-windows10.tgz .
  • <ユーザー名>の部分を自分のユーザー名に置き換えてください。
  • 最後のドット（.）は現在の場所を指定するために必要です。
4. OpenFOAMの展開

下のコマンドを実行して、OpenFOAMのインストールファイルを展開します。

Bash
sudo tar -xvzf OpenFOAM-v2012-windows10.tgz -C /opt/ sudo chown -R $USER /opt/OpenFOAM

プロセスを開始するためにLinuxのパスワードを入力してください。

このプロセスには数分かかる場合があります。tarがインストールされていない場合は、以下のコマンドでインストールしてください。

Bash
sudo apt install tar
5. 追加の依存関係のインストール

以下のコマンドを実行して、OpenFOAMに必要な追加の依存関係をインストールします。

Bash
sudo apt install bison flex m4

この手順に従うことで、OpenFOAMが正しくインストールされます。

環境変数の設定

OpenFOAMを正しく動作させるためには、環境変数を設定する必要があります。

1. 環境変数スクリプトの読み込み

インストールしたOpenFOAMの環境設定スクリプトをターミナルで読み込みます。

Bash
source /opt/OpenFOAM/OpenFOMA*/etc/bashrc
2. 自動読み込みの設定

毎回ターミナルを開くたびにこのスクリプトを実行するのは手間なので、~/.bashrcにスクリプトを追加して自動実行するように設定します。

Bash
echo "source /opt/OpenFOAM/OpenFOMA*/etc/bashrc" >> ~/.bashrc

これで、次回以降ターミナルを開いた際に、OpenFOAMの環境が自動で設定されるようになります。

インストールの確認方法

OpenFOAMが正しくインストールされたかどうかを確認するために、以下のコマンドを実行します。

Bash
simpleFoam -help

このコマンドがエラーなく実行され、簡単なヘルプメッセージが表示されれば、OpenFOAMは正常にインストールされています。

トラブルシューティング

よくあるエラーとその対処法

  • WSL 2にアップグレードできない
    • 原因: WSLのバージョンが古い、またはWindowsの更新が必要。
    • 対処法: 最新のWindowsアップデートを適用し、WSL 2を手動で有効化する。
PowerShell
wsl --set-default-version 2
  • OpenFOAMのコマンドが見つからない
    • 原因: 環境変数が正しく設定されていない。
    • 対処法: ~/.bashrcにsource /opt/openfoam*/etc/bashrcが追加されているか確認し、ターミナルを再起動。
  • パッケージのダウンロードが失敗する
    • 原因: ネットワーク接続の問題やリポジトリのURLが正しくない。
    • 対処法: インターネット接続を確認し、リポジトリのURLを再確認。

インストール後のFAQ

  • Q: OpenFOAMのバージョンを確認する方法は？
    • A: 以下のコマンドで確認できます。
Bash
foamVersion
  • Q: 他のLinuxディストリビューションでもOpenFOAMを使用できますか？
    • A: はい、Ubuntu以外の多くのディストリビューションでもOpenFOAMは動作しますが、サポートされているバージョンやインストール手順が異なる場合があります。

おわりに

OpenFOAMをWindows 10&11上にインストールする手順を解説しました。
このガイドに従えば、WSLを使ってUbuntu上でOpenFOAMを動作させることができ、Windows環境でも強力なCFDツールを利用可能になります。

次のステップとして、OpenFOAMの基本的な使い方を学ぶことをお勧めします。

公式サイトやオンラインチュートリアルが豊富に提供されているので、それらを参考にして実際のシミュレーションを始めてみてください。

参考リンクや追加リソース
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