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数値パラメータとその設定

はじめに

Flowsquare+におけるシミュレーションに直接関係するパラメータは、全てインターフェースを通じて設定し、param.txtに保存されます。

基本的に全てのパラメータは、SI単位系で記述します(以下のリストに単位記載)。また、パラメータ名読み方横の[・]内の数字は既定値です。ユーザーによって指定されていないパラメータがシミュレーションに用いられている場合、本値が適用されます。

以下で紹介するパラメータの順番に決まりはありませんし、全パラメータを指定しなければいけないこともありません。必要に応じて、パラメータの追加、削除、並び替え等をパラメータ編集画面にて行うことができます。

以下では、パラメータ・ファイルに記載することのできる全てのパラメータについて説明します。また、Nora Scientific において、精度と計算コストのバランスを考慮した最適なFlowsquare+解析用入力ファイル作成をリーズナブルな価格にて引き受けておりますのでお問い合わせください。


 

指定可能なパラメータ一覧

補足事項:名前の後にのついているパラメータについては、入力パラメータとして数値ではなく、「-」(ハイフン)を入力すると、当該物理量は当該境界条件上では拘束されず、基礎方程式の解がそのまま用いられます。また、本条件を計算領域境界にて、境界接線方向速度成分に適用することで、すべり条件や流速場に影響を与えない温度、物質、Age変数等の境界条件設定が可能です。

  1. cmode [シーモード][0]
    シミュレーションモード。ラジオボタンにより選択。
    1. 流体解析モード(密度一定の液体、及び気体用)
    2. 熱流体解析モード(温度変動のある理想気体を仮定)
  2. ageFlag [エイジ・フラグ][0][2021R1.0以降]
    流体の滞留時間に相当するage変数の輸送方程式をシミュレーションに含めるか(ageFlag=1)、含めないか(ageFlag=0)。
  3. parallel[パラレル][0]
    並列レベル。ラジオボタンにより選択。0:並列無し、1:レベル茸、2:レベル梅、3:レベル竹、4:レベル松。npx, npy, npzは自動で割り当てられる。
    1. レベル茸:並列数=2
    2. レベル梅:並列数=max(1, maxThreadsAvail / 4)
    3. レベル竹:並列数=max(1, maxThreadsAvail / 2)
    4. レベル松:並列数=maxThreadsAvail(最大スレッド数による最速計算モード)
      *maxThreadsAvail:システムで決定される最大並列数
  4. nprocs[エヌ・プロックス][なし][2020R1.0以降]
    並列数。parallelで指定できない並列数を1以上の整数にて指定可能。nprocsを指定した場合、parallelの選択肢にかかわらず、nprocsが優先される。システム最大スレッド数(maxThreadsAvail)以下。npx, npy, npzは自動で割り当てられる。
  5. npx[エヌピーエックス][なし][2020R1.0以降]
    シミュレーション領域のx方向に割り当てる並列数(1以上の整数)。npxを指定する場合、npynpzも共に指定。npx、npy、npzを指定した場合、上記nprocsの設定に関わらずnprocs = npx * npy * npzとなる。
  6. npy[エヌピーワイ][なし][2020R1.0以降]
    シミュレーション領域のy方向に割り当てる並列数(1以上の整数)。npyを指定する場合、npxnpzも共に指定。npx、npy、npzを指定した場合、上記nprocsの設定に関わらずnprocs = npx * npy * npzとなる。
  7. npz[エヌピーゼット][なし][2020R1.0以降]
    シミュレーション領域のz方向に割り当てる並列数(1以上の整数)。npzを指定する場合、npxnpyも共に指定。npx、npy、npzを指定した場合、上記nprocsの設定に関わらずnprocs = npx * npy * npzとなる。
  8. ibm[アイ・ビー・エム][1][2019R1以降]
    境界条件手法。ラジオボタンにより選択。0:従来の境界条件を使用、1:埋込境界条件を使用
  9. domx[ドム・エックス][1024]
    シミュレーション・ウィンドウの暫定横幅サイズ(ピクセル)。推奨は、1600ピクセル以上。
  10. nx[エヌ・エックス][1]
    x方向格子点数。格子点数は、計算領域の縦横比などに関係なく設定できる。
  11. ny[エヌ・ワイ][1]
    y方向格子点数。格子点数は、計算領域の縦横比などに関係なく設定できる。
  12. nz[エヌ・ゼット][1]
    z方向格子点数。格子点数は、計算領域の縦横比などに関係なく設定できる。2次元シミュレーションの場合はnz=1を設定。
  13. lx[エル・エックス][1.0]
    x方向領域物理サイズ (m)。描画される計算領域アスペクト比は、本サイズに基づく。
  14. ly[エル・ワイ][1.0]
    y方向領域物理サイズ (m)。描画される計算領域アスペクト比は、本サイズに基づく。
  15. lz[エル・ゼット][1.0]
    z方向領域物理サイズ (m)。描画される計算領域アスペクト比は、本サイズに基づく。
  16. sts[エス・ティー・エス][0]
    シミュレーション開始時のタイムステップ。全ての新規シミュレーションは0ステップから開始される。シミュレーションの再スタートの場合は、stsで指定する(0ではない)タイムステップからのシミュレーション再開となるが、本タイムステップにおいて前回のシミュレーションで、瞬時場ファイルが出力されていることが必要。nfile参照。
  17. latts[ラット・ティー・エス][300]
    シミュレーション終了時のタイムステップ。
  18. cfl[シー・エフ・エル][0.1]
    シミュレーション中の時間ステップ幅(Δt)を決定する際に用いるクーラン条件。計算中、計算領域内の最大cflを監視し、最大cfl数がparam.txt内の本cflになるようにΔtを動的に決定。したがって、Δtは時刻により異なる。多くの場合、cfl=0.2~0.3が最適。
  19. deltat[デルタ・ティー][なし][2020R1.0以降]
    シミュレーション中の時間ステップ幅(Δt)(s)。指定した場合、Δtは上記cflによる動的に決定されず、常に指定した値をとる。
  20. nfil[エヌ・フィル][0]
    解析に数値不安定性が出る際に用いる空間フィルタの適用頻度。使用しない場合は、0を指定する(規定値)。nfil>0を設定すると、nfilタイムステップに1度、空間フィルタが適用される。
  21. wfil[ダブル・フィル][0.0]
    上記nfilで指定する空間フィルタの重み(0.0≤wfil≤1.0)。生の値をqraw、フィルタ済みの値をqfilとすると、重みづけされる値は、q = wfil * qfil + (1 - wfil) * qrawと計算される。通常は使用しない。
  22. npfil[エヌ・ピー・フィル][1][2019R2以降]
    解析に数値不安定性が出る際に用いる圧力場に対する空間フィルタの適用頻度。Flowsquare+で解析される多くのケースでは、物理境界が十分に解像されていないケースが多いため、これが原因でシミュレーションに不具合が生じる場合、本フィルター操作を利用する。使用しない場合は、0を指定する(規定値)。npfil>0を設定すると、npfilタイムステップに1度、本空間フィルタが圧力場に適用される。
  23. wpfil[ダブル・ピー・フィル][0.5][2019R2以降]
    上記nppfilで指定する空間フィルタの重み(0.0≤wpfil≤1.0)。生の値をpraw、フィルタ済みの圧力値をpfilとすると、重みづけされる値は、p = wpfil * pfil + (1 - wpfil) * prawと計算される。
  24. peps[ピー・イー・ピー・エス][1.0e-6]
    ポアソン方程式に関する収束計算の収束条件(presWに対する相対誤差)。収束計算は、pepsに達していなくても、以下のloopmaxに達すると終了するので注意。
  25. omega[オメガ][1.8]
    ポアソン方程式の計算に用いるSOR法に関する収束速度係数。通常1.8が最適であるが、計算が発散する場合は、1により近い値を用いることもある。
  26. loopmax[ループ・マックス][1000]
    ポアソン方程式に関する収束計算の最大繰り返し計算数。収束計算は、loopmaxに達すると無条件で終了する。
  27. presW[プレス・ダブル][1.0e+5]
    White(ホワイト)。境界条件ファイル(bcで始まるビットマップ・ファイル)にて指定される、計算領域内の白の領域における初期圧力 (Pa)。実質的には、本圧力が領域全体の初期圧力となる。1気圧は、101325 (Pa)、約1.0e+5 (Pa)。
  28. uinW[ユー・イン・ダブル][0.0]
    White(ホワイト)。境界条件ファイルにて指定される、計算領域内の白の領域における初期x方向速度成分 (m/s)。
  29. vinW[ブイ・イン・ダブル][0.0]
    White(ホワイト)。境界条件ファイルにて指定される、計算領域内の白の領域における初期y方向速度成分 (m/s)。
  30. winW[ダブル・イン・ダブル][0.0]
    White(ホワイト)。境界条件ファイルにて指定される、計算領域内の白の領域における初期z方向速度成分 (m/s)。
  31. rhoW[ロー・ダブル][1.0]
    White(ホワイト)。境界条件ファイルにて指定される、計算領域内の白の領域における初期密度 (kg/m3)。常温、常圧の空気の密度は、1.2 (kg/m3)。cmode=0(流体解析モード)の時のみ有効で、本密度が領域内の流体密度となる。
  32. tempW[テンプ・ダブル][300.0]
    White(ホワイト)。境界条件ファイルにて指定される、計算領域内の白の領域における初期温度 (K)。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
    *温度の単位は(K; ケルビン)。
  33. massfrW[マスフラ・ダブル][0.0]
    White(ホワイト)。境界条件ファイルにて指定される、計算領域内の白の領域における物質の初期質量分率 (Mass Fraction)。質量分率は0から1の間の値をとり、物質の濃度は、密度×質量分率で計算できる。
  34. uinB [ユー・イン・ビー][0.0]
    Blue(ブルー)。境界条件画像ファイルで指定する、青色(流入)境界条件に適用されるx方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、青色領域は個体壁として取り扱われる。
  35. vinB [ブイ・イン・ビー][0.0]
    Blue(ブルー)。境界条件画像ファイルで指定する、青色(流入)境界条件に適用されるy方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、青色領域は個体壁として取り扱われる。
  36. winB [ダブル・イン・ビー][0.0]
    Blue(ブルー)。境界条件画像ファイルで指定する、青色(流入)境界条件に適用されるz方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、青色領域は個体壁として取り扱われる。
  37. tempB [テンプ・ビー][300.0]
    Blue(ブルー)。境界条件画像ファイルで指定する、青色(流入)境界条件に適用される温度度 (K)。0を指定すると、断熱条件(青色境界における熱流束がゼロ)が適用される。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
  38. massfrB [マスフラ・ビー][0.0]
    Blue(ブルー)。境界条件ファイルにて指定する、青色(流入)境界条件に適用される物質の質量分率 (Mass Fraction)。質量分率は0から1の間の値をとり、物質の濃度は、密度×質量分率で計算できる。
  39. uinR [ユー・イン・アール][0.0]
    Red(レッド)。境界条件画像ファイルで指定する、赤色(流入)境界条件に適用されるx方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、赤色領域は個体壁として取り扱われる。
  40. vinR [ブイ・イン・アール][0.0]
    Red(レッド)。境界条件画像ファイルで指定する、赤色(流入)境界条件に適用されるy方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、赤色領域は個体壁として取り扱われる。
  41. winR [ダブル・イン・アール][0.0]
    Red(レッド)。境界条件画像ファイルで指定する、赤色(流入)境界条件に適用されるz方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、赤色領域は個体壁として取り扱われる。
  42. tempR [テンプ・アール][300.0]
    Red(レッド)。境界条件画像ファイルで指定する、赤色(流入)境界条件に適用される温度度 (K)。0を指定すると、断熱条件(赤色境界における熱流束がゼロ)が適用される。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
  43. massfrR [マスフラ・アール][0.0]
    Red(レッド)。境界条件ファイルにて指定する、赤色(流入)境界条件に適用される物質の質量分率 (Mass Fraction)。質量分率は0から1の間の値をとり、物質の濃度は、密度×質量分率で計算できる。
  44. uinG [ユー・インー・ジー][0.0]
    Green(グリーン)。境界条件画像ファイルで指定する、緑色(流入)境界条件に適用されるx方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、緑色領域は個体壁として取り扱われる。また、緑色(流入)境界からは流線及びトレーサー粒子は発生しない。
  45. vinG [ブイ・インー・ジー][0.0]
    Green(グリーン)。境界条件画像ファイルで指定する、緑色(流入)境界条件に適用されるy方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、緑色領域は個体壁として取り扱われる。また、緑色(流入)境界からは流線及びトレーサー粒子は発生しない。
  46. winG [ダブル・インー・ジー][0.0]
    Green(グリーン)。境界条件画像ファイルで指定する、緑色(流入)境界条件に適用されるz方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、緑色領域は個体壁として取り扱われる。また、緑色(流入)境界からは流線及びトレーサー粒子は発生しない。
  47. tempG [テンプ・ジー][300.0]
    Green(グリーン)。境界条件画像ファイルで指定する、緑色(流入)境界条件に適用される温度度 (K)。0を指定すると、断熱条件(緑色境界における熱流束がゼロ)が適用される。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
  48. massfrG [マスフラ・ジー][0.0]
    Green(グリーン)。境界条件ファイルにて指定する、緑色(流入)境界条件に適用される物質の質量分率 (Mass Fraction)。質量分率は0から1の間の値をとり、物質の濃度は、密度×質量分率で計算できる。
  49. uinY [ユー・インー・ワイ][0.0][2021R1.0以降]
    Yellow(イエロー)。境界条件画像ファイルで指定する、黄色(流入)境界条件に適用されるx方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、緑色領域は個体壁として取り扱われる。また、緑色(流入)境界からは流線及びトレーサー粒子は発生しない。
  50. vinY [ブイ・インー・ワイ][0.0][2021R1.0以降]
    Yellow(イエロー)。境界条件画像ファイルで指定する、黄色(流入)境界条件に適用されるy方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、緑色領域は個体壁として取り扱われる。また、緑色(流入)境界からは流線及びトレーサー粒子は発生しない。
  51. winY [ダブル・インー・ワイ][0.0][2021R1.0以降]
    Yellow(イエロー)。境界条件画像ファイルで指定する、黄色(流入)境界条件に適用されるz方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、緑色領域は個体壁として取り扱われる。また、緑色(流入)境界からは流線及びトレーサー粒子は発生しない。
  52. tempY [テンプ・ワイ][300.0][2021R1.0以降]
    Yellow(イエロー)。境界条件画像ファイルで指定する、黄色(流入)境界条件に適用される温度度 (K)。0を指定すると、断熱条件(緑色境界における熱流束がゼロ)が適用される。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
  53. massfrY [マスフラ・ワイ][0.0][2021R1.0以降]
    Yellow(イエロー)。境界条件ファイルにて指定する、黄色(流入)境界条件に適用される物質の質量分率 (Mass Fraction)。質量分率は0から1の間の値をとり、物質の濃度は、密度×質量分率で計算できる。
  54. uinC [ユー・インー・シー][0.0][2021R1.0以降]
    Cyan(シアン)。境界条件画像ファイルで指定する、シアン色(流入)境界条件に適用されるx方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、緑色領域は個体壁として取り扱われる。また、緑色(流入)境界からは流線及びトレーサー粒子は発生しない。
  55. vinC [ブイ・インー・シー][0.0][2021R1.0以降]
    Cyan(シアン)。境界条件画像ファイルで指定する、シアン色(流入)境界条件に適用されるy方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、緑色領域は個体壁として取り扱われる。また、緑色(流入)境界からは流線及びトレーサー粒子は発生しない。
  56. winC [ダブル・インー・シー][0.0][2021R1.0以降]
    Cyan(シアン)。境界条件画像ファイルで指定する、シアン色(流入)境界条件に適用されるz方向速度成分 (m/s)。全x, y, z方向速度成分をゼロとすると、緑色領域は個体壁として取り扱われる。また、緑色(流入)境界からは流線及びトレーサー粒子は発生しない。
  57. tempC [テンプ・シー][300.0][2021R1.0以降]
    Cyan(シアン)。境界条件画像ファイルで指定する、シアン色(流入)境界条件に適用される温度度 (K)。0を指定すると、断熱条件(緑色境界における熱流束がゼロ)が適用される。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
  58. massfrC [マスフラ・シー][0.0][2021R1.0以降]
    Cyan(シアン)。境界条件ファイルにて指定する、シアン色(流入)境界条件に適用される物質の質量分率 (Mass Fraction)。質量分率は0から1の間の値をとり、物質の濃度は、密度×質量分率で計算できる。
  59. tempWallK[テンプ・ウォール・ケイ][300.0]
    黒色(プリセット・カラー)で指定する壁境界における固体壁温度 (K)。0を指定すると、断熱条件(壁における熱流束がゼロ)が適用される。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
  60. tempWall[テンプ・ウォール][300.0]
    プリセット・カラー以外の色で指定する壁境界における固体壁温度 (K)。0を指定すると、断熱条件(壁における熱流束がゼロ)が適用される。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
  61. tempWallSTL[テンプ・ウォール・エス・ティー・エル][300.0][2019R1以降]
    STLファイルにて指定するモデルの固体壁温度 (K)。0を指定すると、断熱条件(壁における熱流束がゼロ)が適用される。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
  62. unitSTL[ユニット・エス・ティー・エル][0][2019R1以降]
    STLファイルの使用単位。STLファイル編集画面においてもグラフィカルに調整可能。より詳しい説明は、こちら
    1. m
    2. cm
    3. mm
    4. インチ
    5. フィート
  63. xOffstSTL[エックス・オフセット・エス・ティー・エル][0.0][2019R1以降]
    STLモデルのx方向オフセット距離 (m)。STLファイル編集画面においてもグラフィカルに調整可能。より詳しい説明は、こちら
  64. yOffstSTL[ワイ・オフセット・エス・ティー・エル][0.0][2019R1以降]
    STLモデルのy方向オフセット距離 (m)。STLファイル編集画面においてもグラフィカルに調整可能。より詳しい説明は、こちら
  65. zOffstSTL[ゼット・オフセット・エス・ティー・エル][0.0][2019R1以降]
    STLモデルのz方向オフセット距離 (m)。STLファイル編集画面においてもグラフィカルに調整可能。より詳しい説明は、こちら
  66. normVecDirSTL[ノーム・ベック・ディー・アイ・アール・エス・ティー・エル][0][2019R1以降]
    STLモデルを構成する各ポリゴンの法線方向の向き。通常のSTLファイルは、モデル外向きであるので、Flowsquare+もそれを既定値としている。
    1. 外向き
    2. 内向き
  67. xRotSTL[エックス・ロット・エス・ティー・エル][0.0][2019R1以降]
    STLモデルのx軸周りの回転量 (度)。STLファイル編集画面においてもグラフィカルに調整可能。より詳しい説明は、こちら
  68. yRotSTL[ワイ・ロット・エス・ティー・エル][0.0][2019R1以降]
    STLモデルのy軸周りの回転量 (度)。STLファイル編集画面においてもグラフィカルに調整可能。より詳しい説明は、こちら
  69. zRotSTL[ゼット・ロット・エス・ティー・エル][0.0][2019R1以降]
    STLモデルのz軸周りの回転量 (度)。STLファイル編集画面においてもグラフィカルに調整可能。より詳しい説明は、こちら
  70. openPresFlag[オープン・プレス・フラグ][0][2019R1以降]
    計算領域境界上に位置する流出境界における圧力の取り扱い。通常は、0:ノイマン条件を用いるが、(準)閉空間からの自由境界のようなケースにおいては、1:ディリクレ条件を用いる方が良い場合もある。
    1. ノイマン条件
    2. ディリクレ条件(=presW)
  71. presAdjustFlag[プレス・アジャスト・フラグ][1][2019R1以降]
    平均圧力を強制的にpresWにする調整を行うか否か。openPresFlag=1(ディリクレ条件)の場合、presAdjustFlagは自動的に0になる。
    1. 行わない
    2. 行う
  72. mu[ミュー][1.0e-5]
    流体の粘性係数 (Pa*s)。現状のFlowsquare+では、温度依存性は考慮しない。常温・常圧において、空気はmu=1.8E-5 (Pa*s)、水はmu=1.0E-3 (Pa*s)。
  73. Pr[ピー・アール][0.7]
    流体のプラントル数(Prandtl number)。通常は0.7程度の値をとる。cmode=1(熱流体解析モード)の時のみ有効。
  74. Sc[エス・シー][1.0]
    流体のシュミット数(Schmidt number)。通常は1.0程度の値をとる。上記のパラメータ項目であるmassfr#(#はワイルドカード)を用い、物質の質量分率を考慮するときのみ有効。
  75. Cs[シー・エス][0.17]
    Smagorinskyモデル定数。解像度以下の乱流の効果をモデル化する際に必要な定数。通常は0.17程度の値をとる。
  76. ScT[エス・シー・ティー][0.7]
    乱流シュミット数。解像度以下の乱流による温度場・物質場の混合の効果をモデル化する際に必要な定数。通常は0.7程度の値をとる。物質の質量分率や温度場の輸送をシミュレーションするときのみ有効。
  77. nfig[エヌ・フィグ][1000]
    シミュレーション描画画面の画像出力頻度。nfig>0を指定すると、nfigタイムステップごとに画像を出力する。出力された画像は、プロジェクト・フォルダ内のfigsフォルダにタイムステップから始まるファイル名で保存される。頻繁に保存しすぎると、計算速度に影響が大きく出るので注意。
  78. nfile[エヌ・ファイル][1000]
    シミュレーションの瞬時結果ファイル出力頻度。nfile>0を指定すると、nfileタイムステップごとに瞬時の結果を出力する。出力された画像は、プロジェクト・フォルダ内のdumpフォルダにタイムステップから始まるフォルダ名で保存される。また、保存したタイムステップから、シミュレーションの再スタートや、解析モードにおける実行が可能。頻繁に保存しすぎると、計算速度に影響が大きく出るので注意。
  79. ndiv[エヌ・ディブ][4]
    速度ベクトル、トレーサー粒子、流線などの表示に用いられる格子点数間隔。ndiv格子点ごとに1つのベクトル、粒子(初期位置)、流線が表示される。
  80. gfx[ジー・エフ・エックス][0.0]
    x方向外力 (m/s2)。cmode=1(熱流体解析モード)でのみ有効。
  81. gfy[ジー・エフ・ワイ][0.0]
    y方向外力 (m/s2)。下向きの重力の場合、gfy=-9.8 (m/s2)。cmode=1(熱流体解析モード)でのみ有効。
  82. wfilWallBC[ダブル・フィル・ウォール・ビーシー][0.25][2020R1.0以降]
    ペイント画像から構築される壁境界へ適用するフィルターの重み。0以上1以下で指定。重みが大きくなるほどペイント画像から構築される壁境界の形状は滑らかになるが、シミュレーション格子解像度が十分でない場合、ペイント画像形状の再現性は失われる可能性がある。逆もまた然り。
  83. peridir[ペリ・ディー・アイ・アール][0][2020R1.0以降、廃止]
    周期境界条件の方向。ラジオボタンにより選択。
    1. 周期境界無し
    2. x方向周期境界
    3. y方向周期境界
    4. z方向周期境界
  84. lagnum[ラグ・ナム][2000][2019R1以降、"numTracerParticles"としてviz.txtで指定]
  85. lagsize[ラグ・サイズ][0.1][2019R1以降、"particleSize"としてviz.txtで指定]

 


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