使用OpenFOAM的基本流程.docx

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使用OpenFOAM的基本流程

任何CFD软件的使用无非通过3个基本步骤：

前处理，CFD计算，后处理

【前处理】

主要包括：

网格的生成，物理参数的设定，初始边界条件的设定，求解控制设定，方程求解方法的选择，离散格式的选择。

【CFD计算】

设定上述参数后，直接在case文件中，在控制台中输入相应求解器的名字即可。

如果参数设置有误，会得到提示。

【后处理】

openfoam推荐的后处理软件为paraview，当然你可以运用foamToTecplot功能将其转换为tecplot格式运用tecplot进行处理，或者运用foamDataToFluent转化为fluent格式进行后处理，所有支持的转化在/OpenFOAM-1.5/applications/utilities/postProcessing/dataConversion

文件夹中。

【前处理的详细步骤】

一、网格生成：

    OpenFOAM带有自己的网格生成功能blockMesh,他可以生成块结构化网格，使用比较简单，但对于复杂几何，该功能实施比较复杂。

    可以采用其网格软件如：

gridgen，pointwise，gambit，icemcfd，tetgen,gmesh,ansys等生成网格，通过网格转换功能将其转换为openfoam可识别的网格。

我本人通常采用gridgen生成fluent网格，再采用fluentMeshToFoam功能转换为openfoam可识别网格。

二、物理参数的设置：

  OpenFOAM中的物理参数文件都在当前case文件夹里面的constant文件夹中，里面常用的文件通常常有

   environmentalProperties：

设定环境参数，重力加速度

  transportProperties：

传输相关参数，比如黏性，密度，对于非牛顿流体的黏性模型及其参数等

   LESProperties：

大涡模型及其相关的模型参数

   RASProperties:

雷诺时均模型及其相关模型参数

   thermodynamicProperties：

热物理相关参数

   这些文件的名字由solver里面定义，可以任意更改，上面书写是openfoam中的一个惯例，至于如何更改，请参看solver说明。

三、初始边界条件的设定：

初始条件和边界条件设定都在case文件夹中的0文件夹中，在Openfoam中，每个求解变量都有自己的单独的求解文件，下面以/OpenFOAM/OpenFOAM-1.5/tutorials/icoFoam/cavity/0/p压力文件为例进行说明

FoamFile  //文件头

{

   version    2.0; //版本号

   format     ascii;//存储形式二进制或者ascii

   class      volScalarField;//场的类型，体心标量场

   object     p;//场的名字

}

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

//场的单位，应当注意这里的压强单位并非实际压强，而是压强除去密度（p/rho）的单位

//因为openfoam对动量方程直接求解的速度

dimensions     [02-20000];

//初始条件：

内部场为均匀场，所有全为0，如果不均匀场则采用setField或者funkySetField对初始场进行//设置,如何使用这些功能，以后再说明。

internalField  uniform0;

//边界条件

boundaryField

{

   movingWall //边界名字   

   {

       type           zeroGradient;//边界条件为第二类边界条件，梯度为0

   }

   fixedWallsm//边界名字   

   {

       type           zeroGradient;//边界条件为第二类边界条件，梯度为0

   }

   frontAndBack//边界名字 

   {

//空边界条件，说明求解是二维流动，这个在openFOAM是独有的，如果遇到该类边界，该边界不参与方程离//散，也就是什么都不做。

       type           empty;

   }

}

四、求解控制设定：

文件为system/controlDict,典型的controlDict文件如下

//文件头

FoamFile

{

   version    2.0;

   format     ascii;

   class      dictionary;

   object     controlDict;

}

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

//当前case所用求解器的名字

applicationicoFoam;

//程序从什么时候开始执行，startTime开始

startFrom      startTime;

//startTime设定为0，即从0时刻开始执行

startTime      0;

//程序什么时候结束，endTime结束

stopAt         endTime;

//程序结束时间

endTime        0.5;

//当前算例的时间步长

deltaT         0.005;

//以什么方式写文件，按照时间步长写（也可以为runTime,即按照时间来些）

writeControl   timeStep;

//20个时间步长,20*timeStep写一次；（如果按照时间来写的话为1）

writeInterval  20; 

//写过程是否覆盖，如果0则不覆盖，大于0为覆盖，比如：

2，case文件家中只有输出文件 比如6和7，//当算到8时候，会覆盖6，9会覆盖8，以此类推

purgeWrite     0;

//写的格式ascii或者binary

writeFormat    ascii;

//文件写入精度

writePrecision 6;

//是否对生成数据进行压缩，压缩的话会战较少空间。

uncompressed/compressed;

writeCompressionuncompressed;

//时间文件夹格式：

fixedm.ddddd（d的个数取决于下面的timePrecision），scientific：

采用科学计数//法，general：

科学计数法指数小于－4用指数，大于－4用小数

timeFormat     general;

//时间文件夹精度

timePrecision  6;

//在求解过程中是否允许修改以上参数

runTimeModifiableyes;

五、方程求解方法的选择：

文件为system/fvSolution，典型的文件为

//文件头

FoamFile

{

   version    2.0;

   format     ascii;

   class      dictionary;

   object     fvSolution;

}

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

solvers //方程求解器

{

   pPCG //压力采用预条件共轭梯度法（主要用于求解对称矩阵）

   {

       preconditioner  DIC;  //预测器,对角不完全Cholesky方法

       tolerance       1e-06; //参差

       relTol          0; //迭代容差

   };

   UPBiCG//速度采用预条件双共轭梯度法（主要用于反对称矩阵）

   {

       preconditioner  DILU;//预测器，对角不完全LU

       tolerance       1e-05;//残差

       relTol          0;//迭代容差

   };

}

PISO //piso控制参数

{

   nCorrectors    2;//修正次数

   nNonOrthogonalCorrectors0;//非正交修正次数

   pRefCell       0;//压力参考cell的index

   pRefValue      0;//压力参考值

}

如果对求解器不明白，可以参看相关理论，或者直接找到一个差不多的case进行复制。

六、离散格式的选择：

文件：

system/fvSchemes，典型文件

//文件头

FoamFile

{

   version    2.0;

   format     ascii;

   class      dictionary;

   object     fvSchemes;

}

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

//非稳态格式

ddtSchemes

{

   default        Euler;//默认采用欧拉离散，其他格式以后介绍

}

gradSchemes//梯度离散

{

   default        Gausslinear;//梯度离散采用高斯方法，线性插值

   grad（p）        Gausslinear;//压力的梯度离散

}

divSchemes //散度离散

{

   default        none;      //散度的离散（必须指定没有默认值）

   div（phi,U）     Gausslinear;//对流项离散，高斯理论，采用线性插值

}

laplacianSchemes//拉普拉斯项离散

{

   default        none; //拉普拉斯项离散，必须指定

   laplacian（nu,U）Gausslinearcorrected; //扩散项离散采用高斯理论，采用线性插值，并带有非//网格正交修正

   laplacian（（1|A（U））,p）Gausslinearcorrected;//压力方程离散采用高斯理论，线性插值，带有非//网格正交修正

}

interpolationSchemes //插值格式

{

   default        linear; //默认线性插值

   interpolate（HbyA）linear;//线性插值

}

snGradSchemes//梯度发法向分量

{

   default        corrected;//默认带有非正交修正

}

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