驗(yàn)證OpenFOAM中interFoam求解器

1、如有幫助，歡迎支持。驗(yàn)證 OpenFOAM 中 interFOAM 求解器1.OpenFOAM簡(jiǎn)介OpenFOAM 是 Open Field Operation and Manipulation的簡(jiǎn)稱(chēng)，顧名思義， 它實(shí)現(xiàn)的是 (張量 )場(chǎng)的運(yùn)算和操作，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)應(yīng)用于計(jì)算連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的C+ 類(lèi)庫(kù)。這一開(kāi)源軟件起源于八十年代后期英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)的Gosman 教授的團(tuán)隊(duì)。當(dāng)時(shí)的CFD 代碼普遍采用FORTRAN 語(yǔ)言編寫(xiě)，為了尋求一種更為強(qiáng)大靈活通用的模擬平臺(tái)，在以后的若干年里，他們利用上了C+ 語(yǔ)言的高級(jí)特性，采用更為有效的方式重新編寫(xiě)了很多代碼。其中最初的一些 C+ 類(lèi)出自 Charlie

2、 Hill 的博士論文，到 1993 年由 Henry Weller 和 Hrvoje Jasak 以及后來(lái)的帝國(guó)理工博士生們持續(xù)不斷的開(kāi)發(fā)。這一軟件起初叫做FOAM ，直到 2004 年由 Henry 創(chuàng)立的OpenCFD 公司以開(kāi)放源代碼的形式公之于眾，更名為OpenFOAM ，目前最新版本是OpenFOAM-1.7 ， 另 外 還 有 一 個(gè)Jasak 引 導(dǎo) 的 克 羅 地 亞 版 本 ， 目 前 的 版 本 是OpenFOAM-1.5-dev ，兩個(gè)版本在底層類(lèi)庫(kù)和上層應(yīng)用的涵蓋范圍上有許多差異。 OpenFOAM 的優(yōu)越性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1. 是最早利用 C+ 語(yǔ)言編寫(xiě)而成的科

3、學(xué)軟件包之一 （其它的主流 CFD 軟件公司已經(jīng)發(fā)布或正在開(kāi)發(fā)新一代 C+ 代碼）；2. 利用 C+ 的運(yùn)算符重載功能使得頂層代碼在對(duì)偏微分方程的描述上相對(duì)簡(jiǎn)單了許多，且可讀性強(qiáng)， 這使得 OpenFOAM 看上去就像一種非常自然的適用于模擬物理問(wèn)題的編程語(yǔ)言；3. 是最早采用多面體單元網(wǎng)格的通用 CFD 軟件包， 而這個(gè)功能得以實(shí)現(xiàn)是源于對(duì)模擬對(duì)象采用分層描述的自然結(jié)果；4. 是目前發(fā)布于開(kāi)源許可下的最強(qiáng)大的通用CFD 軟件包。OpenFOAM為CFD領(lǐng)域研究工作者們提供了一個(gè)強(qiáng)大的開(kāi)源研究平臺(tái)，基于OpenFOAM展開(kāi)的學(xué)習(xí)和研究目前正在歐美國(guó)家的研究院校和技術(shù)公司如火如荼的進(jìn)行：Chal

4、mer University of Technology從 2006 年開(kāi)始開(kāi)設(shè)了針對(duì)OpenFOAM 的博士課程，他領(lǐng)導(dǎo)的渦輪機(jī)小組開(kāi)發(fā)出用于模擬空泡和回旋流的代碼，在瑞典還有另外幾所大學(xué)也開(kāi)設(shè)了OpenFOAM相關(guān)課程，NiklasNordin和他的研究小組開(kāi)發(fā)出強(qiáng)大的模擬燃燒的求解器(dieselFoam)，瑞典的幾家公司開(kāi)始將它們應(yīng)用于工業(yè)；2008 年丹麥的工業(yè)界和研究院校發(fā)起了提升國(guó)家開(kāi)源CFD 軟件的倡議，八家公司和兩所院校(Aalborg University和 TechnicalUniversity of Denmark) 聯(lián)合開(kāi)發(fā)丹麥的開(kāi)源CFD 軟件平臺(tái)，他們選用Open

5、FOAM 開(kāi)展了諸多項(xiàng)目；在德國(guó)，許多研究院校已經(jīng)開(kāi)始用OpenFOAM 來(lái)工作，他們幾乎每半年就組織一次 OpenFOAM 的用戶(hù)交流研討會(huì)；挪威的 Risavika 燃?xì)饽茉垂鹃_(kāi)展了數(shù)值模擬傳熱多相流研究二氧化碳的捕捉和封存， 該研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表了他們的研究成果并給出了含傳熱過(guò)程的可壓縮 VOF 兩相流求解器 (compressibleInterFoam) 的算例；另外，我們也可以從 CFD-Online論壇上看到OpenFOAM 板塊的帖子數(shù)僅次于ANSYS(Fluentand CFX) ，其用戶(hù)交流活躍程1如有幫助，歡迎支持。度非同一般。當(dāng)然，基于OpenFOAM 開(kāi)展工作也面臨著一

6、定程度的挑戰(zhàn)和困難，相比較商業(yè) CFD 軟件， OpenFOAM 缺乏詳盡的用戶(hù)使用手冊(cè)，相關(guān)學(xué)習(xí)資料也很有限，它對(duì)研究工作者提出了更高的要求，需要研究者更加積極主動(dòng)地去探索和持續(xù)不斷地深入學(xué)習(xí)。CFD-Online 的 OpenFOAM 板塊是很好學(xué)習(xí)交流平臺(tái)，OpenFOAMwiki是很好的資料庫(kù)，對(duì)審視OpenFOAM的所有相關(guān)內(nèi)容很有幫助，Jasak 的克羅地亞網(wǎng)站提供了很多演講報(bào)告和OpenFOAM相 關(guān) 的 博 士 論 文 ， 是 深 入 學(xué) 習(xí) 的 好 資 料 ， 官 方 發(fā) 布 的UserGuide和ProgrammerGuide ，盡管寫(xiě)得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠詳盡，初學(xué)者會(huì)覺(jué)得對(duì)讀程序沒(méi)

7、有多大幫助，但是只要對(duì) OpenFOAM 自定義化的語(yǔ)言一定程度的熟悉之后，再回過(guò)頭來(lái)看， 會(huì)對(duì) OpenFOAM 的認(rèn)識(shí)有一個(gè)整體上的提升。2.基本兩相流求解器interFOAM簡(jiǎn)介2.1 簡(jiǎn)介兩相流 (two fluid system)問(wèn)題interFOAM 是 OpenFOAM 中用來(lái)解決 two-fluid systems 一類(lèi)問(wèn)題的求解器， 屬于 the flow of two immiscible fluids 的現(xiàn)象有： 水波、 潰壩、水中氣泡等， two-fluid system 按照界面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為三類(lèi)：分離 (segregated)、混合流 (mixed) 、分散流 (

8、dispersed)。比如一個(gè)盛有部分水的封閉容器，當(dāng)?shù)皖l小幅度晃動(dòng)時(shí)，界面完好，此時(shí)為第一種情況；當(dāng)晃動(dòng)頻率振幅增加到一定時(shí)，界面變得不穩(wěn)定，界面部分破碎，致使液體包進(jìn)了氣泡，此屬第二類(lèi)情況；當(dāng)容器劇烈晃動(dòng)時(shí)， 大量空氣以懸浮的氣泡形式存在液體中， 為第三類(lèi)情況。 interFOAM 中沒(méi)有引入湍流模型，因此它主要針對(duì)第一二類(lèi)問(wèn)題，所有的方法能夠模擬界面發(fā)生較大變形，破裂或融合等現(xiàn)象， 但也不排除第三類(lèi)情況。 這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)在于要模擬出兩種流體的界面 interface，由于在整個(gè)體系的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，界面往往是不斷變化的，整個(gè)流體域的運(yùn)動(dòng)相互耦合，從而需要在求解過(guò)程中不斷生成界面，要解決好

9、這個(gè)問(wèn)題，需要考慮以下幾點(diǎn)：1. 在離散網(wǎng)格中表示出界面2. 如何處理分布了兩種流體的計(jì)算單元3. 界面的運(yùn)動(dòng)4. 界面條件與運(yùn)動(dòng)方程的耦合總的來(lái)說(shuō)， interFOAM中使用了VOF （ volume of fluid ）來(lái)處理這類(lèi)問(wèn)題。自由面或流體界面的模擬方法總的可歸為兩類(lèi)：面法（假想界面上有粒子，高度函數(shù)，Level Set 法，貼面法等） 和體積法（假想流體中有粒子，體積分?jǐn)?shù)法等） 。interFOAM使用了體積法(volumemethod) 中的體積分?jǐn)?shù)法（volume fraction ）來(lái)表示計(jì)算域中兩種流體的分布，但是僅僅知道計(jì)算單元 (cell) 中的兩種流體體積比還是不夠

10、的（圖1），還要能進(jìn)一步表示出每個(gè)計(jì)算單元中的流體分界面，這需要良好的interface capturing method ，以期望模擬出真實(shí)的界面。目前出現(xiàn)的技術(shù)有：線技術(shù)(linetechniques)，施主受主法(donor-accepter method) ，高階差分法(higher order differencing schemes) ， interFOAM使用了基于施主受主法的VOF 法。2如有幫助，歡迎支持。圖 1. 離散網(wǎng)格中的體積分?jǐn)?shù)2.2 數(shù)學(xué)建模對(duì)于 two-fluid system 這類(lèi)問(wèn)題，首先引入體積分?jǐn)?shù)函數(shù)，定義1表示一種流體的存在，0 表示另一種流體的存在，0

11、1 表示兩種流體的界面區(qū)域，因此（01）表示了整個(gè)流場(chǎng)中兩種流體的分別，在建立運(yùn)動(dòng)方程時(shí)將兩種流體當(dāng)作一種流體來(lái)處理，該流體的物理屬性表示為：1（1）1（1）22（ 1）（ 2）OpenFOAM采用FVM 法離散計(jì)算區(qū)域，函數(shù)在界面區(qū)域經(jīng)歷非連續(xù)變化(a stepfunction) ，這導(dǎo)致，成為分段連續(xù)函數(shù)，為了能夠使用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型并計(jì)算界面曲率，需要對(duì)函數(shù)進(jìn)行光滑處理，定義流體的過(guò)渡區(qū)域厚度為，則有：1for the point(x,t) inside fluid 1（ 3）( x, t )0for the point(x,t) inside fluid 201 for t

12、he point(x,t) inside the transitional area滿足的輸運(yùn)方程：3如有幫助，歡迎支持。Du0（ 4）Dtt若用表示任何守恒物理量，它滿足控制體形式的守恒方程為：dVFc dSFD dSQV dVQ s dS（ 5）t VVVVV邊界處的擴(kuò)散項(xiàng)源項(xiàng)邊界處的源項(xiàng)邊界處的對(duì)流項(xiàng)方程（ 5）的微分形式為：FcFD QVQs（ 6）t取，表示單位體積質(zhì)量， 由于我們研究的系統(tǒng)中無(wú)化學(xué)反應(yīng)或相變，因此無(wú)源無(wú)擴(kuò)散，方程簡(jiǎn)化為：u0（7）t利用方程（ 1）（4）可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為u0（ 8）動(dòng)量守恒時(shí)，取u ，表示單位體積動(dòng)量，認(rèn)為系統(tǒng)中無(wú)動(dòng)量擴(kuò)散，因此FD 0，源項(xiàng)由內(nèi)部力和

13、外部力組成，流體微元內(nèi)部力相互抵消，微元表面存在應(yīng)力， 切向表現(xiàn)為粘性力，法向表現(xiàn)為壓力，把流體視為局部熱平衡的牛頓流，則應(yīng)力張量表示為：Tp2uT（ 9）u Iu3另外，液體在自由面上還受到表面張力的影響，是張力系數(shù)，表示自由面每增加單位面積所需做的功，用表示界面曲率，n 表示界面的單位法向量，用f 表示表面張力沿界面法向的一個(gè)分量，此力的作用是平衡界面兩邊的壓力差，此力只在界面處存在，在非界面處其值為零。f( x) n（10）其中4n( x)n因此，得到動(dòng)量方程：如有幫助，歡迎支持。（ 11）（12）ug fu u Tt由方程（ 8）（ 9）進(jìn)一步可化為：uu gp f（14）( uu)t

14、在 interFOAM中，為了解決階段函數(shù)的遷移問(wèn)題， Weller 引入了額外的人工壓縮項(xiàng)：u1u0（15）t其中 u 是一個(gè)適于壓縮界面的速度場(chǎng)，這一項(xiàng)只對(duì)界面區(qū)域產(chǎn)生影響。函數(shù)在界面區(qū)域經(jīng)歷非連續(xù)變化，這導(dǎo)致密度粘性成為分段連續(xù)函數(shù)，為了能夠使用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型并計(jì)算界面曲率，還需要采取對(duì)函數(shù)進(jìn)行光滑處理等相關(guān)技術(shù)。2.3 數(shù)值方法OpenFOAM采用基于任意非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的有限體積法，將流體區(qū)域分成有限數(shù)量的互不重疊的小控制體， 然后將微分形式的控制方程在每個(gè)小控制體積分，保證方程局部和整體上的守恒性， 然后用分段之和近似積分，并提供各種差分差值方案（ Euler impli

15、cit or explicit,Crank-Nicolson, centred, upwind, TVD, NVD等）來(lái)估算各種微分運(yùn)算（面法向梯度，法向梯度，拉普拉斯項(xiàng)，散度項(xiàng)，時(shí)間項(xiàng)，flux 計(jì)算），來(lái)近似表現(xiàn)流體的遷移或擴(kuò)散等行為，使用時(shí)要就具體問(wèn)題加以選擇。在求解代數(shù)方程組時(shí)，也有多種求解控制器可供選擇（LinearSolver Control, PISO and SIMPLE等）。在用 interface capturing 方法處理界面的情況中，容易出現(xiàn)數(shù)值擴(kuò)散，導(dǎo)致界面受污，為了克服此問(wèn)題，常采用界面壓縮技術(shù)，在OpenFOAM中求解方程時(shí)， Weller 引入了他自己的一種技

16、術(shù)叫做interfaceCompression ，來(lái)解決傳統(tǒng)的VOF 界面壓縮法存在的基本問(wèn)題。3潰壩實(shí)例驗(yàn)證interFOAM利用 interFOAM可以求解很大一部分屬于two-fluidsystems 的問(wèn)題，所有的方法上一章已經(jīng)介紹過(guò)，各種具體的問(wèn)題的差異性只在于體積分?jǐn)?shù)，壓力，速度的初始條件和邊界條件的不同。5如有幫助，歡迎支持。3.1 潰壩實(shí)例一：(1).初始條件和邊界條件圖 2 初始時(shí)刻的水柱潰壩的初始時(shí)刻如圖2所示，左右和底部是墻（無(wú)滑移），此處速度始終為零；因?yàn)槟M的是二維效應(yīng)，所以模型的前后面設(shè)置成滑移條件（OpenFOAM本是三維模擬）；頂部模擬的是開(kāi)邊界，因此在此處設(shè)置

17、空氣壓力為定值，速度法向梯度為零，兩種流體可通過(guò)此邊界離開(kāi)計(jì)算區(qū)域，但只有空氣可經(jīng)此流入計(jì)算域，因此速度指向外時(shí)，體積分?jǐn)?shù)為零梯度，速度向內(nèi)時(shí)，體積分?jǐn)?shù)為定值；初始時(shí)刻，速度為零，邊界處壓力梯度為零，體積分?jǐn)?shù)如圖2 在水柱區(qū)域?yàn)?，其他區(qū)域?yàn)榱恪?為了便于后面與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，這里取得幾何模型與實(shí)驗(yàn)中的一致。(2) 在 OpenFOAM中求解要用 OpenFOAM模擬潰壩，需要模型的幾何信息，輸運(yùn)性質(zhì)（密度粘性等），環(huán)境信息（重力場(chǎng)），這些信息分別保存在“constant文”件夾中；需要整個(gè)計(jì)算域初始時(shí)刻的體積分?jǐn)?shù)，速度和壓力信息，它們分別保存在“0文”件夾中；需要控制方程各項(xiàng)的離散方案，離散后

18、的代數(shù)方程的迭代方法和容許誤差等信息，以及求解時(shí)需要的時(shí)間設(shè)置和讀寫(xiě)控制等信息，它們分別保存在 “system文”件夾中。 建立了上面所述的輸入信息之后，在 Linux下的終端依次執(zhí)行： “blockMesh”（網(wǎng)格生成） “setFields（”設(shè)置流場(chǎng)初始分布）“interFOAM”（求解） “paraFOAM”（后處理），最后可在paraView 中得到可視化的結(jié)果，計(jì)算出的各個(gè)時(shí)刻的壓力速度體積分?jǐn)?shù)這些數(shù)據(jù)保存在以時(shí)間命名的文件夾里（正如初始時(shí)刻數(shù)據(jù)放在“0”文件夾中一樣）。針對(duì)Weller 的界面壓縮方法， 需要對(duì)數(shù)值方案和壓縮系數(shù)進(jìn)行多種嘗試和比較，從而找出最優(yōu)方案。(3) 結(jié)果分

19、析6如有幫助，歡迎支持。潰壩實(shí)驗(yàn)是用于驗(yàn)證自由面流或兩相流數(shù)學(xué)模型合理性的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。這里將所得結(jié)果（圖 4）與經(jīng)典實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖 3）做定性的比較。圖 3 到圖 6 都是反映潰壩的時(shí)間演化過(guò)程的圖片。在此過(guò)程中， 重力加速度作用于左邊的水柱向下向右運(yùn)動(dòng)以尋求可能的最低勢(shì)能。初始階段由慣性力支配，隨后粘性效應(yīng)迅速增大。下面捕捉幾個(gè)主要現(xiàn)象加以比較和分析：1) t=0.2s ：底部約 75%的部分被水覆蓋，與實(shí)驗(yàn)基本一致；2)t=0.4s: ：運(yùn)動(dòng)在最前端的水流爬上對(duì)面的墻上，底部的水平自由面如圖3中一樣略微傾斜3) t=0.6s ：底部的水面已經(jīng)平行于底部，爬上對(duì)墻的水流因?yàn)橹亓﹂_(kāi)始下滑4)t=0

20、.8s：下滑后的水流形成一股反向運(yùn)動(dòng)的波并包進(jìn)了部分空氣，但是與圖4 相比，可以觀察到空氣泡體積偏大，另外返回的波原本在水面上濺起的大量水珠，在數(shù)值模擬中未能捕捉到， 以至原本分散到空氣中的這部分還保留在波頭中，使波頭看起來(lái)比實(shí)驗(yàn)照片中要低。這說(shuō)明模型還不能很好的模擬出更小尺度的破碎（break up）和擴(kuò)散 (dispersed)現(xiàn)象。5) t=1.0s：返回波爬升到左邊墻上，由于波頭在水面上運(yùn)動(dòng)的跳躍性，在爬上墻時(shí)包進(jìn)了大量空氣，空氣泡中和水面上的擴(kuò)散（ dispersed）現(xiàn)象同樣沒(méi)有捕捉到，而其他情況基本一致。7如有幫助，歡迎支持。圖 3 潰壩的實(shí)驗(yàn)結(jié)果8如有幫助，歡迎支持。圖 4 潰

21、壩的數(shù)值模擬結(jié)果9如有幫助，歡迎支持。3.2 潰壩實(shí)例二：圖 5. 有障礙物的潰壩初始幾何模型更有趣的潰壩現(xiàn)象是，在水柱不遠(yuǎn)處增加了一個(gè)障礙物( 如圖 5) ，相比上例此例只在幾何建模時(shí)略有差異，其他信息完全不變。模擬出的結(jié)果（如圖7）：1) t=0.1s ：實(shí)驗(yàn)中（圖 6）此刻底部流體前段已經(jīng)觸到障礙物，而數(shù)值模擬結(jié)果顯示此刻還未到達(dá)障礙物；2) t=0.2s ：波頭被障礙物擋住，一部分繞過(guò)障礙物從上方繼續(xù)前進(jìn)；3) t=0.3s ：波頭繼續(xù)朝對(duì)面墻運(yùn)動(dòng)，并已蓋住了障礙物的上邊緣；4) t=0.4s：繞過(guò)障礙物的波頭撞倒對(duì)面墻上， 將下方的空氣困在里面， 情況跟實(shí)驗(yàn)吻合；5) t=0.5s：

22、此時(shí)障礙物上方的部分水流由于重力作用開(kāi)始下墜，撞到墻上的水流也開(kāi)始下滑，但下方困住的空氣的阻礙作用， 可以看到墻上下墜的水流和流過(guò)障礙物上邊緣的水流，在它們下方將會(huì)形成一個(gè)氣泡（如圖7 中黃色小框標(biāo)記出的）；6) t=0.6s：被困住的大氣泡中的空氣已經(jīng)沖破上面水層，還可以看到上一時(shí)刻中所標(biāo)示的已經(jīng)形成完全被水所包裹的氣泡，另外繞到障礙物后方的水流在撞到底部之后，又反濺起來(lái)（圖中已標(biāo)示）。這些現(xiàn)象跟實(shí)驗(yàn)吻合。同樣，整個(gè)過(guò)程中脫離水面擴(kuò)散到空氣中的大量水珠未能被模擬出來(lái)。10如有幫助，歡迎支持。圖 6.潰壩撞擊障礙物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（Koshizuka(1995)11如有幫助，歡迎支持。圖 7. 潰壩

23、撞擊障礙物的數(shù)值結(jié)果3.3 小結(jié)：上面潰壩的數(shù)值模擬結(jié)果已經(jīng)在一定程度上顯示出了interFOAM模擬這類(lèi)two-fluidsystems 問(wèn)題的有效范圍，interFOAM 對(duì)自由面變形破裂和融合的模擬效果還是不錯(cuò)的，但對(duì)根據(jù)細(xì)微的水和空氣微粒相互擴(kuò)散現(xiàn)象的模擬目前難以做到，需要更加細(xì)致的網(wǎng)格或模型。當(dāng)然在OpenFOAM 中，由于所用方法的不同，解決這類(lèi)問(wèn)題還可以選用其他求解器，比如 rasInterFOAM ，該求解器中引入了各種湍流模型和DPE 模型 (Dispersed Phase Element)，應(yīng)該可以模擬現(xiàn)象更加復(fù)雜的問(wèn)題。12如有幫助，歡迎支持。4.造波驗(yàn)證interFOA

24、M求解器4.1 使用速度入口式造波(1) 數(shù)值造波理論由線性造波理論，對(duì)于平衡位置在原點(diǎn)、沖程為X 0 、角頻率為的活塞式造波機(jī)，其推板做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的速度為：U (t)X 0cos t（16）2在水深為 d 的波浪水槽中距造波板x 處的波面'為'X 04sinh 2 kdcos(kx t )4 sin2n de xx sin t（17）22kd sinh(2kd)2 n d sin 2n d式中 k 滿足方程kg tanh(kd )20（18）而n 為下面方程的第n 個(gè)根n g tan n d20（19）式（ 17）中 項(xiàng)為造波板產(chǎn)生的衰減立波，在離開(kāi)造波板一定距離后很快就衰減掉

25、，而第一項(xiàng)則是造波板所產(chǎn)生的波數(shù)為 k ，頻率為 的行進(jìn)波。令式（ 17）中的 x=0，則得到造波前的波面為 W U (t )L U (tT )（20）4其中，W4sinh 2 kd2kdsinh( 2kd )4 sin 2n dL2 n dsin 2nd13如有幫助，歡迎支持。若令 U 0 為普通造波機(jī)產(chǎn)生所需要的余弦波面0 的推板速度，則有0U 0 (t)(21)W(2) 在 OpenFOAM 中如何實(shí)現(xiàn)？靜 網(wǎng) 格 法 ， 通 過(guò) 設(shè)置 入口 處 的 速度 、 壓 力、 gamma 值 ， 達(dá) 到 造 波 的 目 的 ， 通過(guò) 在 waveMakerVelocityFvPatchVect

26、orField.C 文件中加入 # include “waveMakerVelocity.H ”，來(lái)調(diào)用waveMakerVelocity.H文件。waveMakerVelocity.H文件內(nèi)定義了多種類(lèi)型的波相當(dāng)于定義了新的速度邊界條件waveMakerV elocity ，在 case 的定義中直接調(diào)用自定義的邊界條件有 OpenFOAM自 帶 的 邊 界 條 件 進(jìn) 行 改 寫(xiě) ， 這 里 根 據(jù)OpenFOAM-1.6/src/finiteV olume/fields/fvPatchFields/inletOutlet進(jìn)行改寫(xiě)。(3) 線性波的數(shù)值模擬結(jié)果建立一個(gè)長(zhǎng)45 米，高 1.2

27、 米，水深為 0.6 米的二維水池模型，用速度入口式生產(chǎn)一個(gè)波高為0.02 米，周期為1s 的線性波。水池中生成的波面如圖8、圖 9。生成的波面圖圖 8 線性波的波面圖14如有幫助，歡迎支持。圖 9 距離造波邊界處1 個(gè)、 2 個(gè)、 4 個(gè)、 6 個(gè)波長(zhǎng)處的波面時(shí)歷曲線4.2 如何在 OpenFOAM 求解器中加海綿層，實(shí)現(xiàn)消波的目的為了更有效地解決數(shù)值水槽末端的波浪反射問(wèn)題，在VOF 模型中采用了海綿層阻尼消波的方法。其原理是將某種形式的衰減系數(shù)加入到控制方程之中，使得在海綿層內(nèi)部的流體滿足修正后的時(shí)均運(yùn)動(dòng)方程：uu uv uw ugx1 pv(2 u2 u2u )( x) utxyzxx2y 2z2vu vv vw vg y1 pv(2v2 v2v )( x) v（ 22）tx