SIMPLE法 — 商用ツール実装の比較

基本原理は同じだが、各ソルバーが独自の改良や拡張を加えているんだ。

FluentはPressure-Based SolverとDensity-Based Solverの2系統を持っていて、Pressure-BasedでSIMPLE/SIMPLEC/Coupled Algorithmを選べる。Coupled Algorithmは分離型ではなく圧力と速度を同時に解く連成型で、SIMPLEより収束が速いが、メモリを1.5〜2倍使うんだ。

CFXは元々AEA Technology（英国）が開発したコードで、設計思想として最初から連成型（Coupled）ソルバーを採用している。SIMPLEのような分離型アルゴリズムは搭載していないのが特徴だ。全変数を一つの行列系で解くため、SIMPLE系のような緩和係数チューニングが不要という利点がある。

そうだ。simpleFoam のソースコード（applications/solvers/incompressible/simpleFoam/）を読めば、SIMPLE法の実装が100行程度のC++で書かれているのが分かる。教育目的には最適だよ。fvSolution で線形ソルバーや前処理を細かく制御できる。圧力にはGAMG（Geometric-Algebraic Multi-Grid）がデフォルトで使われることが多い。

OpenFOAMは無償だが、GUIやメッシャーは別途用意する必要がある。HELYX、simFlowなどのGUIフロントエンドを使う選択肢もある。商用ソルバーはワークフローの完成度が高い分、ライセンスコストがかかるんだ。