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title: CAE-Yokohama_20260822
tags: 
author: [杉山 一久](https://docswell.com/user/sgy-kaz)
site: [Docswell](https://www.docswell.com/)
thumbnail: https://bcdn.docswell.com/page/YJ9P19DZ73.jpg?width=480
description: 流体解析プログラムあるいはスタガード格子による偏微分方程式解法ライブラリー　basilisk の紹介
published: August 24, 26
canonical: https://docswell.com/s/sgy-kaz/KN7NWV-2026-08-24-092709
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# Page. 1

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YJ9P19DZ73.jpg)

basilisk を使用してみた
・なぜ興味を持ったか
yotakagi77さん
Qiita “GerrisをUbuntuにインストール”（2021年10月23日)
moritam51さん
第88回オープンCAE勉強会@関西（2022年2月5日）
Basiliskによる軸対称milkCrown解析 （Openscc)
#staggered grid 使用
my first CFD
任意形状への対応で挫折
VOF、IBM (Immersed Boundary Method) との親和性
詳細なウェッブサイト https://basilisk.fr
第20回OpenCAE勉強会＠横浜 2026/08/22
1


# Page. 2

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJ8D495YJD.jpg)

Basilisk
開発者 Stéphane Popinet
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Jean le Rond d’Alembert、ソルボンヌ大学
有限差分法 PDEソルバー、staggered grid
前身ソフト gerris
特徴
VOFに強い 層流
ソース(C) 公開、研究者用コード
研究グループで使用したコード＆開発中のコード (sandbox)
UGM
… 2023, 2025, 2027?
2


# Page. 3

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LJLM6WY9ER.jpg)

インストール
インストールページ
https://basilisk.fr/src/INSTALL
インストールディレクトリー
basilisk
|-- src
|-- ライブラリー
*.h
|
ユーティリティー
|-- example
例題
*.c
|-- test
サンプル
*.c
|-- tutorial 練習、ユーザー問題
・ インストールされるプログラム
Basilisk C； basilisk 専用プレコンパイラ
起動コマンド ｑcc (プレコンパイル → C）
3


# Page. 4

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/47MY59NV7W.jpg)

解析実行のあらまし
１．個別問題向きのソース（*.c) を作成
形状設定＆格子形成
初期条件
境界条件
デフォールトはノイマン＆フリースリップ
実行のコントロール（出力、終了判定）
２．コンパイル（ｑcc、 executable; ex. bump）
make を使って簡易化可能 (所要オプション付加)
３．実行
./bump > out.ppm 2> log
y
解析領域
（デフォールト）
1
0
1
x
4


# Page. 5

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/P7R93GDWE9.jpg)

チュートリアル問題
＊サンブナン（浅水波方程式）の解析 ２D
#include “saint-venant.h” サン-ブナン方程式の
ライブラリー
ソルバーを使用する
#define LEVEL 8
メッシュの分解能 ２＾８
（ほかに境界条件等）
～Events（次頁）～
解析のコントロール,出力
等など
int main() {
}
origin (-0.5, -0.5);
原点の移動 （スケール）
init_grid (1 << LEVEL);
メッシュ生成
run();
実行
ほかに、物性値等のパラメータも設定
5


# Page. 6

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PJXQ4X1V7X.jpg)

チュートリアル問題 ２
Event の記述
＊初期値設定
タイミング
event init (t = 0) {
double a = 1., b = 200.;
foreach()
h[] = 0.1 + a*exp(- b*(x*x + y*y));
}
＊名前はユーザーが付ける
＊終了時の操作
event end (t = 4) {
printf ("i = %d t = %g\n", i, t);
}
6


# Page. 7

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/3JK9ZW25JD.jpg)

チュートリアル問題 ３
＊時間ステップ毎の最小・最大値の出力 → gnuplot 等でプロット
event graphs (i++) {
stats s = statsf (h);
h（水深）の統計量
fprintf (stderr, "%g %g %g\n", t, s.min, s.max);
}
＊一定時間毎の画像の出力
→ アニメーション作成など
event images (t += 4./300.) {
output_ppm (h, linear = true);
scalar l[];
foreach()
l[] = level;
static FILE * fp = fopen ("grid.ppm", "w");
output_ppm (l, fp, min = 0, max = LEVEL);
}
output_ppm は ppm 形式の画像を作成する関数
１格子点⇔１ピクセル
7


# Page. 8

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE3WD141E5.jpg)

チュートリアル問題 ４
＊mesh adaption の設定
event adapt (i++) {
adapt_wavelet ({h}, (double []){4e-3},
maxlevel = LEVEL);
}
水深
格子サイズ
ppm → mp4
変換済
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# Page. 9

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/8EDKPXQK7G.jpg)

ライブラリーと関数の調べ方
・ ライブラリーと関数のマニュアル
reference manual 的なものはない
website にソースコードと説明
サイト内検索機能 → 使用例、機能、引数、デフォールト値
srcディレクトリー
grep “output_ppm” *.h
ライブラリー（ソルバーとユーティリティー）
saint-venant.h、 navier-stokes/centered.h
two-phase.h、 two-phase-clsvof.h
two-phase-levelset.h
utils.h、 output.h、 view.h、lambda2.h
等
例えば、output.h で定義されている関数
output_field、output_metrix、output_ppm
等
9


# Page. 10

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/V7PKNPL3J8.jpg)

例１静止液滴（無重力)
ｔest/ｒising.c を修正
scale
SCALE 0.01、0.001、0.0001 m
(直径 2., 0.2, 0.02mm)
0.2*scale
y
scale
x
空気
密度 1.2kg/m３、 粘度 1.6E-5 Pas
水
密度1000kg/m３、粘度 0.001 Pas
表面張力係数 σ= 0.071 N/m
重力加速度
g = 0 m/s２
メッシュ分割 LEVEL ６，７，８（64,128, 256)
液滴 13, 25, 51
10


# Page. 11

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/2JVVK2QNJQ.jpg)

静止液滴の解析結果（VOF値）
SCALE = ０.００１
LEVEL
８
51/256
７
６
21/128
13/64
PPM → MP4
11


# Page. 12

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/5EGLQRW5JL.jpg)

Spurious Current の変動
SCALE= ０.００１， LEVEL＝８
Time
[0.0、0.01]
0.0001
12


# Page. 13

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JQYKV3L7P.jpg)

Spurious Current の変動
SCALE= ０.００１， LEVEL＝７
Time
[0.0、0.01]
0.0001
13


# Page. 14

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/K74WPM15E1.jpg)

Spurious Current の変動
SCALE= ０.００１，LEVEL＝６
Time
[0.0、0.01]
0.0001
14


# Page. 15

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LJ1Y98G2EG.jpg)

Adaptive Mesh(VOF)
LEVEL
８
Adapted(６～８）
PPM → MP4
15


# Page. 16

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJWGQZK272.jpg)

静止液滴の解析結果
LEVELの変動
メッシュ分割（瞬間値）
16


# Page. 17

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EZLW1Z473.jpg)

Spurious Current の変動
SCALE= ０.００１， LEVEL＝６～８
Time
[0.0、0.01]
0.0001
scale；0.01
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# Page. 18

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/Y76WGLZG7V.jpg)

Spurious Current の変動
SCALE= ０.０１， LEVEL＝６
Time
[0.0、0.1]
0.001
scale；0.1
18


# Page. 19

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/G75MV1WX74.jpg)

Spurious Current の変動
SCALE= ０.０００１， LEVEL＝８
Time
[0.0、0.001]
0.00001
scale；0.001 19


# Page. 20

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/9J2931QQER.jpg)

例２ 液滴の自由落下
モデル
初期位置
scale
y
ｇ
0.5x
scale
scale
想定落下位置
0.2*scale
x
2xscale
SCALE
[m]
落下時間
[sec]
D
[mm]
0.01
0.0452
2
0.001
0.0143
0.2
g(m/s2)
0.0001
0.00452
0.02
9.81
20


# Page. 21

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/DEY41ZWYJM.jpg)

任意形状物体の導入
Embeded boundary methods を実装 （embed.h）
P. Schwartz, M. Barad, P. Colella, and T. Ligocki. A cartesian grid embedded
boundary method for the heat equation and poisson’s equation in three dimensions.
Journal of Computational Physics, 211(2):531–550, 2006
物体形状の”符号付“ 距離関数（φ、phi）を与えれば、
体積占有率、面積占有率を求める機能が用意されている。
distance.h、fractions.h
φを指標にして AMR することで、
物体近傍メッシュを細分化
surface fraction
(vector)
volume fraction
(scalar)
n
21


# Page. 22

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJNY239R78.jpg)

距離関数の求め方
・自前
ex. examples/naca2424-starting.c
格子点で関数値を与えることも可能
test/porous (porous3D)
・式を与えるとφを計算する関数 solid
examples/sphere
x2 + y2 –R 2
・ stl ファイルから φ を計算
examples/Tangaroa.c、 sandbox/ysaade/f1/f1_W09.c
▲物体の境界条件はvolume fraction のみ考慮
surface fraction は計算可能 examples/distance.c
embed.h との整合性 (sandbox に改良版が載っている）
22


# Page. 23

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YE9P192ZJ3.jpg)

例１ 球を過ぎる流れ（Re=300)
examples/ｒsphere.c
球
λ２ の等値面に
y-z面の渦度で着色
z
y
x
23


# Page. 24

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GE8D49MYED.jpg)

例１ 球を過ぎる流れ（Re=300)
２次元断面 X方向流速のコンター
x
球
24


# Page. 25

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LELM6W397R.jpg)

例１ 球を扁平に（Re=300)
扁平
λ２の等値面に
y-z面の渦度で着色
25


# Page. 26

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JMY59DVJW.jpg)

例２ 調査船の周りの気流と波
examples/tangaroa.c
Tangaroa ニュージーランドの海洋調査船
Basilisk で再現された船の形状
但し、PC上の仮想計算機
basirisk webpabe
元の stl ファイル
Basilisk - src/examples/tangaroa.c
26


# Page. 27

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PJR93G4W79.jpg)

例２ 調査船の周りの気流と波
λ２の等値面
流れ
海水面に
波高（Z座標値）で着色
27


# Page. 28

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PEXQ4X2VJX.jpg)

例２ 形状の再現性
Basilisk で再現された船の形状
但し、PC上の仮想計算機
元の stl ファイル
Basilisk - src/examples/tangaroa.c
28


# Page. 29

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/3EK9ZWM5ED.jpg)

例２ 調査船を球に置き換え
λ２の等値面
流れ
海水面に
波高（Z座標値）で着色
29


# Page. 30

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/L73WD1Y175.jpg)

例３ 多孔質物体中の流れ
test/ｒsphere.c
・多孔質物体の再現
解析領域中に円（球）を発生させて pore とする
中心座標と半径に乱数を利用
（一様乱数）
オーバーラップしたものは和をとる
上下左右で周期的な構造
連通する流路ができる程度まで球を発生させる -percolation周期的な境界条件を設定
重力により沈降
上下、左右境界で周期的
30


# Page. 31

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/87DKPX5KJG.jpg)

例３ Porous(2D、オリジナル)
粒子数;800、最小格子幅 1/1024(2１０，level:10)
流速分布
気孔（流体）
固体
重力
31


# Page. 32

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJPKNPG3E8.jpg)

例３ Porous(2D)
粒子数;800、
最小格子
Level ５→１１
32


# Page. 33

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/2EVVK26NEQ.jpg)

例３ Porous(2D)
粒子数;800、
最小格子
Level ５→１１
33


# Page. 34

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/57GLQRN5EL.jpg)

例３ Porous(2D)
流速分布
粒子数; 800
精細度 level:10
1000
2500
海⇔島
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# Page. 35

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EQYKVQLJP.jpg)

纏め
・ basilisk を Ubuntu24（virtual）にインストール
Example, Test の例題を実行
・ インストールとチュートリアル以外、マニュアルはない
例題とライブラリーのソースコードが web で解説されている
関数の内容や引数の意味が簡単にわかるわけではない
sandbox 検討中の拡張機能、検討中の問題
・空気中の浮遊液滴
直径0.2mm以下で spurious current よる液滴の揺動が 顕著
自由落下の軌道に影響
35


# Page. 36

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/KJ4WPMN571.jpg)

纏め（続）
・任意形状物体への対応
距離関数が与えられれば、Eｍbedｄed Boundary Method (EBM)
を適用できる。
物体表面を stl ファイルで与えた場合
正式版では、EBM の適用は部分的
sandbox には、embed.h 等の拡張版がアップされている。
MPI、自由落下
36


# Page. 37

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE1Y98527G.jpg)

計算機環境
全て仮想計算機（Virtual Box）
・U24.04
(win11)
・１並列
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# Page. 38

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GEWGQZ52J2.jpg)