计算流体和OpenFoam

从硕士的计算数学到现在的流体的应用数学,算来也有五年的时间了.一直希望能寻找一个半专业的软件可以做计算流体的学习和研究.

所谓半专业,是说一方面我们可以很傻瓜的如ansys,fluent那样,使用他们的模型直接进行数值模拟,另一方面我们又可以很轻易的修改模型.构建自己的模型.编写自己的算法.

所以第一次接触OpenFoam时,就被她完全的吸引了.如此的贴和我的要求.更有魅力的是,她是一个开源软件,展现给我们的不仅仅是cfd,更是一种编写模拟软件的教程.

甚至我们自己可以试着学习怎么去开发这样的大型数值计算软件.

下面的例子来源于苏军伟博士的新浪博客,及我们园区的浪子禾月.

一 代码解释

例:OpenFOAM>>solver>>basic>>laplacianFoam

//createFields.H

/************************************************/

//-屏幕提示。Info 等价于 C++中std::cout,Info间接调用cout
    Info<< "Reading field T\n" << endl;  
 //这是一个类的初始化.volScalarField 类T对象的初始化.
//-声明一个标量场,网格中心存储变量。该场是通过读入文件(IOobject and MUST_READ)进行设置,并根据controlDict中的设置进行自动write,由write.H中的runTime.write()来执行write();。
 
    volScalarField T
    (
        IOobject
        (
            "T",  //对应case根目录下的目录T,是数据存储的方式
            runTime.timeName(),// T目录下的时间名称, 初始的是0目录,
            mesh,   
            IOobject::MUST_READ,
            IOobject::AUTO_WRITE
        ),
        mesh
    );
 
    //- 提示读入参数控制文件
    Info<< "Reading transportProperties\n" << endl;
    //- 参数控制文件声明过文件形式读入
    IOdictionary transportProperties
    (
        IOobject
        (
            "transportProperties", //文件名字
            runTime.constant(), //文件位置,case文件夹中constant子文件夹
 mesh, IOobject::MUST_READ,//通过read一个文件,初始化 IOobject::NO_WRITE //并不根据时间对文件进行写  ) ); //-提出读入扩散律 Info<< "Reading diffusivity DT\n" << endl; //-通过查询参数控制文件,初始化带有单位的标量,lookup中的“DT”为关键字  dimensionedScalar DT ( transportProperties.lookup("DT") );

//laplacianFoam.C (OpenFoam2.4.0)

 1 #include "fvCFD.H"//-cfd头文件,包括大多数cfd计算需要的头文件,在src » finiteVolume » cfdTools » general » include
 2 #include "simpleControl.H"  
3
4 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
5
6 int main(int argc, char *argv[])
7 {
8 #include "setRootCase.H"
9
10 #include "createTime.H"
11 #include "createMesh.H"
12 #include "createFields.H"
13
14 simpleControl simple(mesh);
15
16 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
17
18 Info<< "\nCalculating temperature distribution\n" << endl;
19
20 while (simple.loop())
21 {
22 Info<< "Time = " << runTime.timeName() << nl << endl;
23
24 while (simple.correctNonOrthogonal())
25 {
26 solve
27 (
28 fvm::ddt(T) - fvm::laplacian(DT, T)
29 );
30 }
31
32 #include "write.H"
33
34 Info<< "ExecutionTime = " << runTime.elapsedCpuTime() << " s"
35 << " ClockTime = " << runTime.elapsedClockTime() << " s"
36 << nl << endl;
37 }
38
39 Info<< "End\n" << endl;
40
41 return 0;
42 }

 





1 #include "fvCFD.H" //-cfd头文件,包括大多数cfd计算需要的头文件,在src » finiteVolume » cfdTools » general » include 2 3 4 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * // 5 //主程序入口 6 int main(int argc, char *argv[]) 7 { 8 //设置rootcase,根据输入参数argc 和 argv对 9 # include "setRootCase.H" 10 11 //-创建时间,下面的runTime控制 12 # include "createTime.H" 13 14 //创建网格,根据constant文件中polyMesh文件夹中的网格数据,创建网格对象mesh,位于src » OpenFOAM » include 15 # include "createMesh.H" 16 17 //创建场对象,在前面已经说明 18 # include "createFields.H" 19 20 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * // 21 //提示计算温度分布 22 Info<< "\nCalculating temperature distribution\n" << endl; 23 //计算主控制流程 24 for (runTime++; !runTime.end(); runTime++) 25 { 26 //提示当前计算时间 27 Info<< "Time = " << runTime.timeName() << nl << endl; 28 //读入simple算法参数,位于 29 30 src » finiteVolume » cfdTools » general » include 31 32 # include "readSIMPLEControls.H" 33 //对于网格非正交循环修正。 34 for (int nonOrth=0; nonOrth<=nNonOrthCorr; nonOrth++) 35 { 36 //求解拉普拉斯方程,这里的solve是Foam空间的全局函数,内参数为fvMatrix,fvm表示隐式离散,返回有限容积稀疏矩阵类fvMatrix对象,具体对象中内容,以后说明 37 solve 38 ( 39 fvm::ddt(T) - fvm::laplacian(DT, T) 40 ); 41 } 42 //对求解变量进行写 43 # include "write.H" 44 //提示执行时间及CPU耗时 45 Info<< "ExecutionTime = " << runTime.elapsedCpuTime() << " s" 46 << " ClockTime = " << runTime.elapsedClockTime() << " s" 47 << nl << endl; 48 } 49 //提示程序结束 50 Info<< "End\n" << endl; 51 52 return(0); 53 }

//write.H

 1 if (runTime.outputTime())
 2 {
 3     volVectorField gradT = fvc::grad(T);  //计算温度梯度,向量场
 4  
 5    //声明3个变量,分别以gradT的三个方向的分量进行初始化。
 6  
 7     volScalarField gradTx
 8     (
 9         IOobject
10  ( 11 "gradTx", //变量名字 12 runTime.timeName(), //位置 13 mesh, //mesh,主要用于对象注册,根据runTime进行写 14 IOobject::NO_READ, // 15 IOobject::AUTO_WRITE //自动写 16  ), 17 gradT.component(vector::X) //用场初始话,vector::X 枚举变量,可直接写0 //gradT.component(0) 18  ); 19 20  volScalarField gradTy 21  ( 22  IOobject 23  ( 24 "gradTy", 25  runTime.timeName(), 26  mesh, 27  IOobject::NO_READ, 28  IOobject::AUTO_WRITE 29  ), 30  gradT.component(vector::Y) 31  ); 32 33  volScalarField gradTz 34  ( 35  IOobject 36  ( 37 "gradTz", 38  runTime.timeName(), 39  mesh, 40  IOobject::NO_READ, 41  IOobject::AUTO_WRITE 42  ), 43  gradT.component(vector::Z) 44  ); 45 46 //对场进行写 47  runTime.write(); 48 }

二 C文件

我们重点分析C文件

//laplacianFoam.C (OpenFoam2.4.0)

 1 #include "fvCFD.H"//-cfd头文件,包括大多数cfd计算需要的头文件,在src » finiteVolume » cfdTools » general » include
 2 #include "simpleControl.H"  
3
4 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
5
6 int main(int argc, char *argv[])
7 {
8 #include "setRootCase.H"
9
10 #include "createTime.H"
11 #include "createMesh.H"
12 #include "createFields.H"
13
14 simpleControl simple(mesh);
15
16 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
17
18 Info<< "\nCalculating temperature distribution\n" << endl;
19
20 while (simple.loop())
21 {
22 Info<< "Time = " << runTime.timeName() << nl << endl;
23
24 while (simple.correctNonOrthogonal())
25 {
26 solve
27 (
28 fvm::ddt(T) - fvm::laplacian(DT, T)
29 );
30 }
31
32 #include "write.H"
33
34 Info<< "ExecutionTime = " << runTime.elapsedCpuTime() << " s"
35 << " ClockTime = " << runTime.elapsedClockTime() << " s"
36 << nl << endl;
37 }
38
39 Info<< "End\n" << endl;
40
41 return 0;
42 }

 10-12行我们建立了场的网格,即我们将向量附着在了几何空间上,形成了一个场.也就是说,目前我们有了数学上所描述的温度场T.此时,T还没有任何东西,是0标量场.

转载于:https://www.cnblogs.com/cfdren/p/4987501.html

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