openfoam一种开源计算程序包

Xi’anJiaotong一种开源计算

Xi’anJiaotong学习经 研究方目前已经基于OpenFOAM的工作者 Xi’anJiaotong作者 Xi’anJiaotong作者

Xi’anJiaotongOpenFOAM发展OpenFOAM下的微分方OpenFOAM功能库介基础––湍流模传输模作者

Xi’anJiaotongOpenFOAM的求解器及其前后物OpenFOAM常用基础OpenFOAM中的耦OpenFOAM-dev版本的新OpenFOAM周边软OpenFOAM的国内社作者 OpenFOAM发展

Xi’anJiaotong什么是伦 理工学院机械工程系,93年HrvojeJasak在做博 时候和HenryWeller等通过开基于C++的CFD软件包(更确切：一种CFD语言Nabla公司 Foam2.3发2004年12月HenryWeller的OpenCFD公司 )成立并发布开源的2004年12月HrvojeJasak的Wikki公司 )成立， OpenFOAM的扩2007年9月HrvojeJasak的OpenFOAMextension工程确立，实现在OpenCFD 当前的OpenCFD(HenryWeller等人)稳定版：OpenFOAM开发版：OpenFOAM开发版：OpenFOAM-dev1.5（实时更新版作者 Xi’anJiaotongOpenFOAM下的微分方 ktu+uT(t0k基本操作+fvm::div(phi, ==fvm::Sp(epsilon/k,

扩散、梯度隐式作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotongC++所有类scalarvectortensorquaternionsepternioncomplexSwitchList,FieldlinkList,DLList,ptrListField：一串数，连续空间，模板类。类边界条件：一串数+边界。类名几何场：Field+边界条件。类名场操作几何场：Field+边界条件。类名场操作：+，-，*，/，sin，cos作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotongdb字典类–参数控对 机–Time,mesh,–对象容器、输出统一控制、任何地方方便查对 类–定义可以在对 的对象，比如字运行期选择–对象动态创建（C++不允许构造器虚拟），单一接口、多重实现的基–湍流模型、差分格式、粘库的动态加载–函数对–独立于solver的solver功能的附时间基本库 程序运–参数修改重新加–库的动态加–所 对象的容作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong自动指针–不能直接作为参数瞬态对象–所指对象不能作为参数传xy插值插值表边界作者xy插值插值表边界作者 Xi’anJiaotongOpenFOAM功能库介稀疏矩阵类节点寻址代数方程器求解–预条件共轭梯度求解器–光滑求解–代数多重网格求解–对角不完全Cholesky(对称矩阵–快速对角不完全–对角不完全 称矩阵–对角预条件器–代数多重网格求解–没有预条件器光滑–高斯赛德尔–对角不完全Cholesky（对称矩阵–高斯赛德尔+对角不完全Cholesky（对称矩阵–对角不完全 称矩阵–高斯赛德尔+对角不完全 称矩阵书：YousefSaadIterativemethodsforSparseLinear作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotongddt,d2dt2,ddt,d2dt2,div,laplacian,sp,QUICKupwind,superBee多项式拟合ddt,divgradcurl,laplacian作者 有限容积矩阵类作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotongcloud Cloud类模 –负责IOField对象的构建和有效性检查（cloud的每个粒子的属性都是通过 作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong–缺–缺点：纯颗粒流动计算也需要内部网作者 Particle负责 粒子的基本属性（位、所在单元、所在，初始的处理器id，初始）–方法：trackToFace：从当前位置移动到经过的l|l|tofrom–时刻知道粒子所在网格单元，避免粒子网格单元确定，容易CFD耦任意多面体网格内的颗Xi’anJiaotongOpenFOAM功能库介L 作者

Xi’anJiaotong方式定义超级类，该类具有各种功能，各个子功能通过构建子功能类对象来完典型例子：柴油雾优点：程序容易实缺点：类超大，没有使用的模型仍然需要构方式定义模板参数或者直接继承方式来扩充颗粒群行为，每层尽可能的全面的概括粒子所有行为。每仍然采 着模典型例子优点：相对 着模式，类对象相对减缺点：增加了继承的层次，降低 速方式粒子群只是是无行为粒子的容器，粒子之间的差异通过构造不同粒子。专门构造粒子群行为对象“装饰”粒子，装饰越多典型例子：CDEM【Acompactdiscreteelementmodeltoolkit缺点：对使用者要求比较作者缺点：对使用者要求比较作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong柴油雾化（OpenFOAM中比较早的模型一：spray–粒子集类（Cloud）的子类，模板参数为–位–功parcel带有所有的粒子群行为指针：雾化、曳力、蒸发、传热、壁碰撞破、散喷、 物等型、密度parcel群的一些统计特耦合用连续相对象及其他们的插值对象、密度parcel群的一些统计特作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong柴油雾化子模–off：关掉雾–off：关掉破作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong分散子模曳力模蒸发模热传递模off作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong柴油雾化库子作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong功–定义每个粒子的属性（位置、速度、温度、质量等–这里的粒子不是单纯意义的一个颗粒，而是一个颗粒团（多颗粒），同时含有各–整个颗粒群的的输入输出（这样处理可以使得pra更有通用）–负责–整个颗粒群的的输入输出（这样处理可以使得pra更有通用）作者 Xi’anJiaotongOpenFOAM功能库介位DispersionDragInjectionWallinteraction作者作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotongKinematicCloud子–只包含有传热相关模–KinematicParcel子–记录颗粒温–计算传热–ThermoCloud子–只包含单相反应相关模组分模型CompositionModel：根据每个组分所占的份额计算颗粒属相变模型phaseChangeModel（比如蒸发––ThermoParcel子––ThermoParcel子–记录颗粒团每种混合物的组–计算化学反更新组分及其颗粒属作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong–ReactingCloud–包括模气化表面–ReactingParcel–ReactingParcel–记录气液固三相各相各组–计算表面气化、及其表面反–更新相关作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong装饰者模––方案1：建个房子，然后在墙上–方案2：建个房子，然后画两幅方案1:速度比较快，很难满足客户下面需–我不想要头像画，想换成风景铲掉原来的画重新画个风景净，留下痕方案2：速度相对较慢，下面问题解决方–我不想要头像画，想换成风景摘下来头像画，挂上风景方案1：程序设计过程中最常见的方案，做成整体，随速度快灵活很差。（“铲不干净”，留下程序bug，调试难方案2：将功能做成套件，使用灵活，更换容易。不会出现“铲净”而留下程序bug，调试相互独作者 Xi’anJiaotong++++,，如果有新的作用力，做成小套间加上即作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong动网欧拉动网格（OpenCFD），拉格朗日动网格–速度型、位移作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong湍流LES10LES：18LES：18RAS：16singlePhaseTransportModellaminarTransport(U,phi);autoPtr<pressible::turbulenceModel>turbulence+fvm::div(phi,+turbulence-作者 OpenFOAM功能库介

Xi’anJiaotong粘性模型重写重写可以对 查找无法直接获取的量，比如温度。避免改变接作者 OpenFOAM常用基本

Xi’anJiaotong根据时间步 模拟：开始时间、结束时间、时间步系统的读写，什么时候写或者写什对 功能，控制系统中所 对象，包括网格、场、字典控制算例的位置、文件夹结构等。root，constants–网格节点列表：单列向量列表，下标为网格节点–面列表：组成面的节点下标，顺序组成面方–单元列表，主邻居单元寻–Patch列表，定义外部边polyMesh网格定义对polyBoundaryMesh边界网polyMesh：一般意义的网格可以运用多种离散在polyMesh的基础上可以定义满足各种要求fvMesh:与有限容积离散有关femMesh:与有限元离散有关的网格对象（dev版本 作者 OpenFOAM常用基本

Xi’anJiaotong带有网格、名字及其单位的从Ioojbect继承、支持输入输出操作及其对包含有内部场DimensionedField及其边界场边界场是关于场的场（FieldField），并且带有边界网GeometricField可以定义在各种实–pointsedgesfaces可以定义各 类–scalar,vector,tensor,symmetrictensor–FiniteVolume,FiniteArea,Finite作者 OpenFOAM常用基本

Xi’anJiaotong边界Evaluate函数:根据边界条件（fixedValue,zerogradient)计算边通过矩阵系数来施加边界虚拟函数接口：运行期多Field子有 ，便于数基本类型：fixedvalue,zerogradient,mixed,coupled,限制类型cyclic,emptyprocessorsymmetrywedge,子类型：实现某种物理功能边界（50种作者 OpenFOAM常用基本

Xi’anJiaotongOpenFOAM最原始的类，将来可能会被,,稀疏矩阵类：LDUmatrix代数方程求解：preconditionersmoother()H偏对角与变量乘积+作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong不同的求解器、不同的算法交界分离式求解，迭代直至各方程收敛。Simple算耦合方程写在同一个solver同一求解器实现多个网不同区域采用不同运动方程，甚至不同算法、不 变作者 OpenFOAM中的耦区域耦方法1：网格分区方

Xi’anJiaotongBAB 方法2：多个网格方不同区域采用不同网格各自有各自的求解方法 作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong方法3：多网格单矩阵全隐界面可以光滑过度，也

Amesh矩 B- 可以实现突跳需要边界条件处理交界实现区域OpenFOAM-dev例

Bmesh矩 作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong方法4：双边界chtFoam:一种全隐式的任意区域

流 固作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong (U) (U)k1k(U)kk=34(U)kk56+N=作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong+N==

对

对作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong优点：方程更加隐式，对耦合程缺点：矩阵规模增大，可能难于1）编译deal.II,./configure&&make2）etc/settings增