openfoam一種開源計算程序包

Xi’anJiaotong一種開源計算

Xi’anJiaotong學(xué)習(xí)經(jīng) 研究方目前已經(jīng)基于OpenFOAM的工作者 Xi’anJiaotong作者 Xi’anJiaotong作者

Xi’anJiaotongOpenFOAM發(fā)展OpenFOAM下的微分方OpenFOAM功能庫介基礎(chǔ)––湍流模傳輸模作者

Xi’anJiaotongOpenFOAM的求解器及其前后物OpenFOAM常用基礎(chǔ)OpenFOAM中的耦OpenFOAM-dev版本的新OpenFOAM周邊軟OpenFOAM的國內(nèi)社作者 OpenFOAM發(fā)展

Xi’anJiaotong什么是倫 理工學(xué)院機(jī)械工程系,93年HrvojeJasak在做博 時候和HenryWeller等通過開基于C++的CFD軟件包(更確切：一種CFD語言Nabla公司 Foam2.3發(fā)2004年12月HenryWeller的OpenCFD公司 )成立并發(fā)布開源的2004年12月HrvojeJasak的Wikki公司 )成立， OpenFOAM的擴(kuò)2007年9月HrvojeJasak的OpenFOAMextension工程確立，實現(xiàn)在OpenCFD 當(dāng)前的OpenCFD(HenryWeller等人)穩(wěn)定版：OpenFOAM開發(fā)版：OpenFOAM開發(fā)版：OpenFOAM-dev1.5（實時更新版作者 Xi’anJiaotongOpenFOAM下的微分方 ktu+uT(t0k基本操作+fvm::div(phi, ==fvm::Sp(epsilon/k,

擴(kuò)散、梯度隱式作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotongC++所有類scalarvectortensorquaternionsepternioncomplexSwitchList,FieldlinkList,DLList,ptrListField：一串?dāng)?shù)，連續(xù)空間，模板類。類邊界條件：一串?dāng)?shù)+邊界。類名幾何場：Field+邊界條件。類名場操作幾何場：Field+邊界條件。類名場操作：+，-，*，/，sin，cos作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotongdb字典類–參數(shù)控對 機(jī)–Time,mesh,–對象容器、輸出統(tǒng)一控制、任何地方方便查對 類–定義可以在對 的對象，比如字運行期選擇–對象動態(tài)創(chuàng)建（C++不允許構(gòu)造器虛擬），單一接口、多重實現(xiàn)的基–湍流模型、差分格式、粘庫的動態(tài)加載–函數(shù)對–獨立于solver的solver功能的附時間基本庫 程序運–參數(shù)修改重新加–庫的動態(tài)加–所 對象的容作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong自動指針–不能直接作為參數(shù)瞬態(tài)對象–所指對象不能作為參數(shù)傳xy插值插值表邊界作者xy插值插值表邊界作者 Xi’anJiaotongOpenFOAM功能庫介稀疏矩陣類節(jié)點尋址代數(shù)方程器求解–預(yù)條件共軛梯度求解器–光滑求解–代數(shù)多重網(wǎng)格求解–對角不完全Cholesky(對稱矩陣–快速對角不完全–對角不完全 稱矩陣–對角預(yù)條件器–代數(shù)多重網(wǎng)格求解–沒有預(yù)條件器光滑–高斯賽德爾–對角不完全Cholesky（對稱矩陣–高斯賽德爾+對角不完全Cholesky（對稱矩陣–對角不完全 稱矩陣–高斯賽德爾+對角不完全 稱矩陣書：YousefSaadIterativemethodsforSparseLinear作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotongddt,d2dt2,ddt,d2dt2,div,laplacian,sp,QUICKupwind,superBee多項式擬合ddt,divgradcurl,laplacian作者 有限容積矩陣類作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotongcloud Cloud類模 –負(fù)責(zé)IOField對象的構(gòu)建和有效性檢查（cloud的每個粒子的屬性都是通過 作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong–缺–缺點：純顆粒流動計算也需要內(nèi)部網(wǎng)作者 Particle負(fù)責(zé) 粒子的基本屬性（位、所在單元、所在，初始的處理器id，初始）–方法：trackToFace：從當(dāng)前位置移動到經(jīng)過的l|l|tofrom–時刻知道粒子所在網(wǎng)格單元，避免粒子網(wǎng)格單元確定，容易CFD耦任意多面體網(wǎng)格內(nèi)的顆Xi’anJiaotongOpenFOAM功能庫介L 作者

Xi’anJiaotong方式定義超級類，該類具有各種功能，各個子功能通過構(gòu)建子功能類對象來完典型例子：柴油霧優(yōu)點：程序容易實缺點：類超大，沒有使用的模型仍然需要構(gòu)方式定義模板參數(shù)或者直接繼承方式來擴(kuò)充顆粒群行為，每層盡可能的全面的概括粒子所有行為。每仍然采 著模典型例子優(yōu)點：相對 著模式，類對象相對減缺點：增加了繼承的層次，降低 速方式粒子群只是是無行為粒子的容器，粒子之間的差異通過構(gòu)造不同粒子。專門構(gòu)造粒子群行為對象“裝飾”粒子，裝飾越多典型例子：CDEM【Acompactdiscreteelementmodeltoolkit缺點：對使用者要求比較作者缺點：對使用者要求比較作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong柴油霧化（OpenFOAM中比較早的模型一：spray–粒子集類（Cloud）的子類，模板參數(shù)為–位–功parcel帶有所有的粒子群行為指針：霧化、曳力、蒸發(fā)、傳熱、壁碰撞破、散噴、 物等型、密度parcel群的一些統(tǒng)計特耦合用連續(xù)相對象及其他們的插值對象、密度parcel群的一些統(tǒng)計特作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong柴油霧化子模–off：關(guān)掉霧–off：關(guān)掉破作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong分散子模曳力模蒸發(fā)模熱傳遞模off作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong柴油霧化庫子作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong功–定義每個粒子的屬性（位置、速度、溫度、質(zhì)量等–這里的粒子不是單純意義的一個顆粒，而是一個顆粒團(tuán)（多顆粒），同時含有各–整個顆粒群的的輸入輸出（這樣處理可以使得pra更有通用）–負(fù)責(zé)–整個顆粒群的的輸入輸出（這樣處理可以使得pra更有通用）作者 Xi’anJiaotongOpenFOAM功能庫介位DispersionDragInjectionWallinteraction作者作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotongKinematicCloud子–只包含有傳熱相關(guān)模–KinematicParcel子–記錄顆粒溫–計算傳熱–ThermoCloud子–只包含單相反應(yīng)相關(guān)模組分模型CompositionModel：根據(jù)每個組分所占的份額計算顆粒屬相變模型phaseChangeModel（比如蒸發(fā)––ThermoParcel子––ThermoParcel子–記錄顆粒團(tuán)每種混合物的組–計算化學(xué)反更新組分及其顆粒屬作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong–ReactingCloud–包括模氣化表面–ReactingParcel–ReactingParcel–記錄氣液固三相各相各組–計算表面氣化、及其表面反–更新相關(guān)作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong裝飾者模––方案1：建個房子，然后在墻上–方案2：建個房子，然后畫兩幅方案1:速度比較快，很難滿足客戶下面需–我不想要頭像畫，想換成風(fēng)景鏟掉原來的畫重新畫個風(fēng)景凈，留下痕方案2：速度相對較慢，下面問題解決方–我不想要頭像畫，想換成風(fēng)景摘下來頭像畫，掛上風(fēng)景方案1：程序設(shè)計過程中最常見的方案，做成整體，隨速度快靈活很差。（“鏟不干凈”，留下程序bug，調(diào)試難方案2：將功能做成套件，使用靈活，更換容易。不會出現(xiàn)“鏟凈”而留下程序bug，調(diào)試相互獨作者 Xi’anJiaotong++++,，如果有新的作用力，做成小套間加上即作者 OpenFOAM功能庫介

Xi’anJiaotong動網(wǎng)歐拉動網(wǎng)格（OpenCFD），拉格朗日動網(wǎng)格–速度型、位移作者 OpenFOAM功能庫介

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

Xi’anJiaotong粘性模型重寫重寫可以對 查找無法直接獲取的量，比如溫度。避免改變接作者 OpenFOAM常用基本

Xi’anJiaotong根據(jù)時間步 模擬：開始時間、結(jié)束時間、時間步系統(tǒng)的讀寫，什么時候?qū)懟蛘邔懯矊?功能，控制系統(tǒng)中所 對象，包括網(wǎng)格、場、字典控制算例的位置、文件夾結(jié)構(gòu)等。root，constants–網(wǎng)格節(jié)點列表：單列向量列表，下標(biāo)為網(wǎng)格節(jié)點–面列表：組成面的節(jié)點下標(biāo)，順序組成面方–單元列表，主鄰居單元尋–Patch列表，定義外部邊polyMesh網(wǎng)格定義對polyBoundaryMesh邊界網(wǎng)polyMesh：一般意義的網(wǎng)格可以運用多種離散在polyMesh的基礎(chǔ)上可以定義滿足各種要求fvMesh:與有限容積離散有關(guān)femMesh:與有限元離散有關(guān)的網(wǎng)格對象（dev版本 作者 OpenFOAM常用基本

Xi’anJiaotong帶有網(wǎng)格、名字及其單位的從Ioojbect繼承、支持輸入輸出操作及其對包含有內(nèi)部場DimensionedField及其邊界場邊界場是關(guān)于場的場（FieldField），并且?guī)в羞吔缇W(wǎng)GeometricField可以定義在各種實–pointsedgesfaces可以定義各 類–scalar,vector,tensor,symmetrictensor–FiniteVolume,FiniteArea,Finite作者 OpenFOAM常用基本

Xi’anJiaotong邊界Evaluate函數(shù):根據(jù)邊界條件（fixedValue,zerogradient)計算邊通過矩陣系數(shù)來施加邊界虛擬函數(shù)接口：運行期多Field子有 ，便于數(shù)基本類型：fixedvalue,zerogradient,mixed,coupled,限制類型cyclic,emptyprocessorsymmetrywedge,子類型：實現(xiàn)某種物理功能邊界（50種作者 OpenFOAM常用基本

Xi’anJiaotongOpenFOAM最原始的類，將來可能會被,,稀疏矩陣類：LDUmatrix代數(shù)方程求解：preconditionersmoother()H偏對角與變量乘積+作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong不同的求解器、不同的算法交界分離式求解，迭代直至各方程收斂。Simple算耦合方程寫在同一個solver同一求解器實現(xiàn)多個網(wǎng)不同區(qū)域采用不同運動方程，甚至不同算法、不 變作者 OpenFOAM中的耦區(qū)域耦方法1：網(wǎng)格分區(qū)方

Xi’anJiaotongBAB 方法2：多個網(wǎng)格方不同區(qū)域采用不同網(wǎng)格各自有各自的求解方法 作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong方法3：多網(wǎng)格單矩陣全隱界面可以光滑過度，也

Amesh矩 B- 可以實現(xiàn)突跳需要邊界條件處理交界實現(xiàn)區(qū)域OpenFOAM-dev例

Bmesh矩 作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong方法4：雙邊界chtFoam:一種全隱式的任意區(qū)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==

對

對作者 OpenFOAM中的耦

Xi’anJiaotong優(yōu)點：方程更加隱式，對耦合程缺點：矩陣規(guī)模增大，可能難于1）編譯deal.II,./configure&&make2）etc/settings增