プロペラCFD解析 — ソルバー別の設定ガイド

STAR-CCM+はMarine業界で非常に広く使われている。Rigid Body Motion（Sliding Mesh相当）やOverset Meshが安定しており、DFBI（Dynamic Fluid Body Interaction）との統合が優れている。プロペラ解析の推奨設定は、Segregated Flow + SST k-ω + VOF（キャビテーション時）+ Rigid Body Motion。Polyhedral Mesh + Prism Layerの組合せが品質面で推奨される。

FluentではSliding Mesh（Mesh Motion）でプロペラ回転を扱う。MRF（Frame Motion）でオープンウォーター特性を求め、Sliding Meshで自航解析を行う二段階アプローチが効率的。圧力ベースCoupled solverにSST k-ωの組合せが標準。キャビテーションはMultiphase VOF + Schnerr-Sauer。Fluentのpolyhedral meshing（Fluent Meshing内）でプロペラ翼面の高品質メッシュが生成できる。

MRFならsimpleFoamまたはpimpleFoamにMRFZone設定を追加。Sliding MeshはpimpleFoam + dynamicMeshDictのsolidBodyMotionFvMeshで回転を指定する。メッシュはsnappyHexMeshで生成できるが、プロペラのような複雑形状では商用メッシャー（Pointwise、ANSA等）からインポートするほうが品質が安定する。

interPhaseChangeFoamがSchnerr-Sauer modelを内蔵している。ただし商用ソルバーと比べるとキャビテーション解析の安定性がやや劣ることがあり、時間刻みやメッシュ品質への感度が高い。OpenFOAM v2212以降では改善が進んでいるよ。