常见物理量的量纲在OpenFOAM中的表示

在OpenFOAM中一般使用的是国际单位,分别为:

表1 OpenFOAM中的国际单位
数目 描述 单位 符号
1 Mass kilogram kg
2 Length meters m
3 Time second s
4 Temperature Kelvin K
5 Quantity moles mol
6 Current ampere A
7 Luminuous
intensity
candela cd

在OpenFOAM中表示形式为dimensionSet (kg, m, s, K, mol, A, cd)。下面将一些常用物理量的单位整理成用OpenFOAM中单位表达的形式,方便在代码中实现:

表2 常见物理量的单位在OpenFOAM中的形式
物理量 原始单位 用OpenFOAM表示的形式
压力P pa kg^{1}\cdot m^{-1}\cdot s^{-2}
速度V m/s kg^{1}\cdot s^{-1}
温度T K K^{1}
浓度C_{i} kg/m^{3} kg^{1}\cdot m^{-3}
体积力\vec{f} N/m^{3} kg^{1}\cdot m^{-2}\cdot s^{-2}
表面应力张量\tau N/m^{2} kg^{1}\cdot m^{-1}\cdot s^{-2}
导热率\lambda W/(m.K) kg^{1}\cdot m^{1}\cdot s^{-3}\cdot K^{-1}
扩散系数D_{i} m^{2}/s m^{2}\cdot s^{-1}
能量源项S_{E} W/m^{3} kg^{1}\cdot m^{-1}\cdot s^{3}
密度\rho kg/m^{3} kg^{1}\cdot m^{-3}
动力粘度\mu kg/(m.s) kg^{1}\cdot m^{-1}\cdot s^{-1}
运动粘度\upsilon m^{2}/s m^{2}\cdot s^{-1}
比热容c_{p} J/(kg.K) m^{2}\cdot s^{-2}\cdot K^{-1}
膨胀系数\beta 1/K K^{-1}
重力加速度\vec{g} m/s^{2} m^{1}\cdot s^{-2}
理想气体常数R J/(mol.K) kg^{1}\cdot m^{1}\cdot s^{-2}\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}
摩尔质量M kg/mol kg^{1}\cdot mol^{-1}
熔化潜热\bigtriangleup h J/mol kg^{1}\cdot m^{1}\cdot s^{-2}\cdot mol^{-1}
活化能E J/mol kg^{1}\cdot m^{1}\cdot s^{-2}\cdot mol^{-1}
雷诺数Re - -

上表中变量的单位整理成OpenFOAM的形式后,其中未出现的国际单位用0表示,例如压力单位在代码中的形式为:dimensionSet (1, -1, -2, 0, 0, 0, 0),可以看出dimensionSet中的值为量纲的指数,且按照表1中的顺序取值。

如果需要去掉某个volScalarFiled变量的量纲,可以使用命令p.dimensions().reset(dimless),其中p为volScalarFiled类型的变量。

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