《OpenFOAM用户指南》阅读总结（二）

1. 偏微分方程会包含如下信息：标量、矢量、张量、张量运算、量纲分析等。这些方程的求解涉及到离散、矩阵运算、求解器以及求解算法。

2. 速度场U可以说是vectorField类的一个对象，这就是面向对象编程。

3. 方程 $\frac{\partial \rho U}{\partial t}+\nabla \cdot \varphi U-\nabla \cdot \mu \nabla U=-\nabla p$ 在OpenFOAM中使用如下代码表示：

   solver
   (
     fvm::ddt(rho, U)
     + fvm::div(phi, U)
     - fvm::laplacian(mu, U)
     ==
     -fvc::grad(p)
   )
   

4. 在OpenFOAM中，wmake可以用于执行以下所列功能中的维护依赖文件列表的任务，并可用于编译源程序：

   • 依赖文件列表的自动生成和变更。依赖文件列表就是那些包含在程序中的文件名的列表，程序依靠这些文件的组合来被编译；
   • 通过合适的目录结构，多平台编译和链接；
   • 多语言编辑和链接，例如C，C++，JAVA；
   • 多种编译和链接选项，例如调试、最优化、并行以及性能分析；
   • 支持源代码分析程序，例如lex、yacc、IDL以及MOC；
   • 简单的源文件列表语法规则；
   • 源文件列表自动生成；
   • 静态库或共享库的简单处理；
   • 新平台的可扩展性和兼容性；
   • 便携性，可以在有make、sh、ksh或者csh、lex、cc的系统上应用；

5. 调试开关在$WM_PROJECT_DIR/etc/controlDict文件中设置；如果用户想改变默认设置，他们最好把它备份到$HOME文件下，例如备份到这个位置：$HOME/.OpenFOAM/5.0/controlDict。默认的调试开关非常多，我们可以通过foamDebugSwitches来查看。大多数开关和类以及可执行程序相对应。它们可以通过在controlDict中设置为1来打开。

6. 比较重要的是fileModificationSkew选项。fileModificationSkew关键词是文件更新系统的最大等待时间，其以秒为单位，它用来判断文件是否是刚刚修改的。

7. 添加新的库：

   libs
   (
       "libnew1.so"
       "libnew2.so"
   )
   

8. 并行划分的四种方法：

   • simple：简单的几何分解。计算域依据方向被切分，例如x方向两块，y方向一块；
   • hierarchical：顺序几何分解法和简单分解法差不多，只不过用户指定首先切分哪个方向，例如首先切分x方向，然后切分y方向；
   • scotch：scotch分解方法不需要用户输入指定参数，并且力求使分割后的每一块的网格边界面最小化。针对不同的计算机处理器，用户可以针对其计算机资源而为每个计算机分配不同的权重，这可以通过processorweights关键词来指定。另外一个可选关键词是strategy，它可以对scotch分解法做出一些限定。更多信息请参考$FOAM_SRC/decompositionMethods/decompositionMethods/scotchDecomp/scotchDecomp.C；
   • manual：手动分解法，用户可以直接把某一片网格区域指定给处理器；对于每个method，我们都需要指定一些参数，我们可以在decomposeParDict字典中的-Coeffs来指定。

9. 在最新的OpenFOAM中引入了collated文件格式，在这个格式中，分解的场以及网格被存储在主处理器可以读取和写入的单一文件。这些文件位于一个文件夹下，其名称为processors。

10. 并行执行方式：mpirun --hostfile -np -parallel > log &

11. OpenFOAM中的求解器分类：

    • 基本求解器
      • laplacianFoam：拉普拉斯方程求解器，例如固体中的导热问题
      • potentialFoam：速度势求解器，可通过求解的通量重组速度场
      • scalarTransportFoam：瞬态或稳态被动标量传输方程求解器
    • 不可压缩求解器
      • adjointShapeOptimizationFoam：不可压缩非牛顿流体依据压力损失进行几何优化的求解器（参见：Implementation of a continuous adjoint for topology optimization of ducted flows）
      • boundaryFoam：稳态不可压缩一维湍流求解器，主要用于为进口生成边界层条件
      • icoFoam：牛顿流体瞬态不可压缩求解器
      • nonNewtonianIcoFoam：非牛顿流体瞬态不可压缩求解器
      • pimpleFoam：采用PIMPLE算法的大时间步瞬态不可压缩流求解器
      • pimpleDyMFoam：支持动网格的pimpleFoam
      • SRFPimpleFoam：支持单旋转参考系的pimpleFoam
      • pisoFoam：采用PISO算法的瞬态不可压缩流求解器
      • shallowWaterFoam：瞬态无粘有旋浅水方程求解器
      • simpleFoam：稳态不可压缩湍流求解器
      • porousSimpleFoam：支持MRF以及多孔介质的simpleFoam
      • SRFSimpleFoam：支持单旋转参考系的simpleFoam
    • 可压缩求解器
      • rhoCentralDyMFoam：基于Kurganov&Tadmor中心迎风格式的密度基可压缩湍流求解器，可使用动网格
      • rhoCentralFoam：基于Kurganov&Tadmor中心迎风格式的密度基可压缩湍流求解器
      • rhoPimpleFoam：基于PIMPLE算法的可压缩流求解器（暖通类应用）
      • rhoPimpleDyMFoam：支持动网格的rhoPimpleFoam
      • rhoSimpleFoam：基于SIMPLE的附带RANS湍流模型的稳态可压缩求解器
      • rhoPorousSimpleFoam：附带多孔介质模型的rhoSimpleFoam
      • sonicFoam：瞬态超声速可压气体求解器
      • sonicDyMFoam：支持动网格的sonicFoam
      • sonicLiquidFoam：瞬态超声速可压液体求解器
    • 多相流求解器
      • cavitatingFoam：基于均相平衡模型（用于计算液体/蒸汽的混合可压性）的气蚀求解器
      • cavitatingDyMFoam：基于动网格的cavitatingFoam
      • compressibleInterFoam：基于VOF模型的可压、绝热、不可溶两相界面捕获求解器
      • compressibleInterDyMFoam：基于动网格的compressibleInterFoam
      • compressibleMultiphaseInterFoam：基于VOF模型的可压、绝热、不可溶可压多相界面捕获求解器，支持MRF
      • driftFluxFoam：模拟沉降以及类似分离现象的不可压缩两相求解器
      • interFoam：基于VOF模型的不可压、绝热、不可溶两相界面捕获求解器，支持LTS，MRF
      • interDyMFoam：支持动网格的interFoam
      • interMixingFoam：三相不可压缩流体，其中两相互溶，基于VOF模型的界面捕获求解器
      • interPhaseChangeFoam：基于VOF模型的不可压、绝热、不可溶、存在相变的两相界面捕获求解器
      • interPhaseChangeDyMFoam：基于VOF模型的不可压、绝热、不可溶、存在相变的两相界面捕获求解器，可使用动网格
      • multiphaseInterFoam：基于VOF模型的可压、绝热、不可溶不可压多相界面捕获求解器，支持MRF
      • multiphaseInterDyMFoam：支持动网格的multiphaseInterFoam
      • potentialFreeSurfaceFoam：包含波高（zeta）的不可压缩NS方程求解器，可用于在单相下模拟自由表面的波高
      • potentialFreeSurfaceDyMFoam：支持动网格的potentialFreeSurfaceFoam
      • reactingMultiphaseEulerFoam：单压力可（不可）压不可溶多相求解器。附加传热以及传质。
      • reactingTwoPhaseEulerFoam：单压力可（不可）压不可溶两相求解器。附加传热以及传质。
      • twoLiquidMixingFoam：不可压缩可溶两相混合求解器
      • twoPhaseEulerFoam：单压力可压两相不可溶多相求解器。附加传热。
    • 直接模拟求解器
      • dnsFoam：计算域为立方体的各向同性湍流直接模拟求解器
    • 燃烧求解器
      • chemFoam：单网格化学反应求解器，主要用于和其他软件的求解结果相对比。网格和场从初始条件即时生成
      • coldEngineFoam：冷态内燃机求解器
      • engineFoam：内燃机求解器
      • fireFoam：瞬态火灾或湍流扩散火焰求解器
      • PDRFoam：附带湍流的可压预混燃烧求解器
      • reactingFoam：附带化学反应的燃烧求解器，支持LTS
      • rhoReactingBuoyantFoam：密度基于热力学模型、浮力强化模型的燃烧求解器，附带化学反应模型
      • rhoReactingFoam：密度基于热力学模型附带化学反应的燃烧求解器
      • xiFoam：附带湍流模型的可压预混/部分预混燃烧求解器
    • 传热求解器
      • buoyantBoussinesqPimpleFoam：附加boussinesq假定的湍流的瞬态不可压浮力驱动求解器（暖通和传热）
      • buoyantBoussinesqSimpleFoam：附加boussinesq假定的湍流的稳态不可压浮力驱动求解器（暖通和传热）
      • buoyantPimpleFoam：附加湍流的瞬态可压浮力驱动求解器（暖通和传热）
      • buoyantSimpleFoam：附加湍流的稳态可压浮力驱动求解器（暖通和传热）
      • chtMultiRegionFoam：附加湍流的瞬态固体-流体多域传热求解器
      • chtMultiRegionSimpleFoam：chtMultiRegionFoam稳态版本
      • thermoFoam：流场固定，单一求解能量方程的求解器
    • 颗粒跟踪求解器
      • coalChemistryFoam：伴随煤粉和石灰岩粒子注射、能量源和燃烧的可压缩湍流瞬态求解器
      • DPMFoam：考虑颗粒体积分数对连续相作用的单颗粒团耦合输运瞬态求解器
      • DPMDyMFoam：DPMFoam：动网格版本
      • MPPICFoam：单颗粒团耦合连续相方程的瞬态求解器，颗粒团通过MPPIC方法计算，连续相方程考虑颗粒团的相分数，颗粒作用并未被考虑
      • MPPICDyMFoam：MPPICFoam：动网格版本
      • icoUncoupledKinematicParcelFoam：单颗粒团被动输运瞬态求解器
      • icoUncoupledKinematicParcelDyMFoam：icoUncoupledKinematicParcelFoam动网格版本
      • reactingParcelFilmFoam：基于PIMPLE的瞬态求解器，附带化学反应的拉格朗日粒子和表面膜模型
      • reactingParcelFoam：基于PIMPLE的瞬态求解器，附带化学反应的多相拉格朗日粒子，包含运行时选择的fvOptions，例如：源项，约束条件
      • simpleReactingParcelFoam：reactingParcelFoam稳态版本
      • sprayFoam：基于PIMPLE的瞬态可压缩喷雾求解器
      • sprayDyMFoam：sprayFoam：动网格版本
      • sprayEngineFoam：可压缩瞬态喷雾引擎求解器
      • uncoupledKinematicParcelFoam：单颗粒团被动输运瞬态求解器
      • uncoupledKinematicParcelDyMFoam：uncoupledKinematicParcelFoam动网格版本
    • 分子动力学模拟
      • mdEquilibrationFoam：分子动力系统平衡或预处理求解器
      • mdFoam：用于流体动力学的分子动力学求解器
      • dsmcFoam：顺态多组分流动DSMC求解器
    • 电磁求解器
      • electrostaticFoam：静电场求解器
      • magneticFoam：永磁场的磁场求解器
      • mhdFoam：不可压缩，层流，磁力驱动MHD求解器
    • 应力分析求解器
      • solidDisplacementFoam：刚体微小线弹性应变的有限体积瞬态分离式求解器，可选热扩散和热应力
      • solidEquilibriumDisplacementFoam：刚体微小线弹性应变的有限体积稳态分离式求解器，可选热扩散和热应力
    • 金融分析求解器
      • financialFoam：期权定价Black-Scholes方程求解器