OpenFOAM常用类的一些总结

dimensionSet类是对基本类型的单位设定，并检查其正确性。 tmp类是管理临时对象的一个类。

OpenFOAM的程序开发初步

一.OpenFOAM应用的类型：

使用OpenFOAM进行CAE模拟的，大致可分为三种类型：

1)直接利用OpenFOAM的标准的求解器进行模拟，把OpenFOAM替代商业软件来使用，OpenFOAM已基本具有这样的功能和人气，与Fuent，Star-CD等相比较，OpenFOAM显然具有更高的求解效率和灵活性。

2)用户自定义求解器，即利用OpenFOAM的基本类库，如finiteVolume，OpenFOAM库来按照自己的求解流程来编写针对某类应用的求解器。用户需要开发的求解器就是类似于在

OpenFOAM的applications中所看到的标准求解器icoFOAM，simpleFOAM等。显然这一需求是非常大的，从OpenFOAM问世以来，已有很多用户定义了自己的求解器。这类需求的特点是，并不需要特别关心，离散和求解的最底层的知识，如时间项离散，空间项离散等，关注的重点是求解的步骤或者流程。在编程中，通常是顶层的求解流程的开发，在多数情况下可以不编译OpenFOAM的finiteVolume和OpenFOAM库。这种顶层的求解器的开发，是我们以前常常忽略的，或者是以前没有能力做到的。需要指出的是，商业软件中的所谓udf，user subroutine和这是不可相比的。

3)用户自己定义离散方法等。对于研究离散格式、代数求解器等人来说，更关注时间项ddt，扩散项Laplacian，对流项div是如何离散的，能否有更高效更高精度的离散方法，这需要修改finiteVolume库和OpenFOAM库中对应的代码。尤其是对流项，尽管OpenFOAM已经提供了基于NVD和TVD的模板和40多种有名的高阶高精度格式，但可以预见，这仍然是不够的，毕竟对流项的离散仍然是目前CFD的重点研究方向。

可以肯定的是，目前有很多人关注类型2的应用，毕竟将OpenFOAM当成Fluent或Star-CCM来使用，并不见得方便。但是将OpenFOAM作为类库来构建自己的求解器，这是其它软件无法实现的。

二．OpenFOAM程序开发的基本知识 2.1OpenFOAM的基本术语 重要的环境变量:

$WM_PROJECT_USER_DIR ―― OpenFOAM的用户目录 $FOAM_TUTORIALS ------OpenFOAM的算例目录 $ FOAM _SRC ------OpenFOAM库的源程序目录 $ FOAM_APP ------ OpenFOAM的求解器目录

$ FOAM_APPBIN ------- OpenFOAM的求解器执行文件目录 $ FOAM_RUN ------用户的算例目录 重要的shell：

run ＝ cd to $FOAM_RUN src = cd to $FOAM_SRC app = cd to $FOAM_APP util = cd to $FOAM_APP/utilities

sol = cd to $FOAM_APP/solvers tut = cd to $FOAM_TUTORIALS 求解器的基本文件结构

appName 包含求解器源代码的目录 +appName.C 求解器主程序 ＋CreateFields.H 场变量的声明和初始化 +Make/ 编译指令

+files 编译需要的源程序文件和生成的目标文件 +options 编译选项,如链接库等 appName/appName.C是求解器的主程序

appName/createFields.H声明变量，并从文件中读入初值，如p，物性。

appName/Make/files 所有源程序的名称，一个文件一行，最后一行是目标代码的名称和存放位置，EXE=$(FOAM_USER_APPBIN)/appName

appName/Make/options设定查找头文件和库的路径，EXE_INCS,和需要链接的库EXE_LIBS 算例的基本文件结构

case/ 算例目录

+0/ 包含初始和边界条件

+constant/ 包含初次读入后，不随时间变化的数据 +polyMesh/ 包含多面体网格数据 +transportProperties/ 包含物性数据

+system/ 包含计算控制和离散格式设定 +controlDict 包含计算控制，如时间步长等 +fvSchemes 包含离散格式设定

+fvSolutions 包含代数求解器或SIMPLE，PISO算法设定 具体而言

case/0 每个需求解的变量需要一个文件设定其初始边界条件 case/constant/polyMesh 网格数据，如owner neighbour points faces boundary case/system/transportProperties 物性数据

case/system/controlDict 设定起始终止时间，时间步长，输出控制

case/system/fvSchemes 设定程序用到的每个微分算子的离散格式

case/system/fvSolution 为每个变量选择代数方程求解器/收敛精度及PISO等算法设定 三．OpenFOAM程序开发的理论知识

作求解开发，必须能写出需要求解的控制方程及其定解条件，并且对于如何求解方程或方程组的步骤已经明确。

这些流体力学、传热学以及相关的理论是必需的，所谓连续介质力学中的数学模型，控制方程和定解条件就是表示它的语言。

在这里是不可能说清楚的，这要看个人的功底了。 四 .OpenFOAM程序开发的最简单的例子

下面采用OpenFOAM来开发一个用户自己的求解器。主要是利用OpenFOAM的标准求解器icoFoam，用户不需要写任何代码，只为为了熟悉OpenFOAM程序开发的环境和步骤。 步骤：

1) 将icoFoam目录拷贝到新的目录 可采用下面的Linux的命令实现： 到OpenFOAM的incompressible目录 cd applications/incompressible cp –r icoFoam myicoFoam

以上只是复制目录icoFoam到新的位置，并且新目录名为myicoFoam cd myicoFoam

进入新的目录，查看一下，可以看到里面的文件和icoFoam中是否一样 2) 原文件改名，并且删除依赖文件 将icoFoam.C改名myicoFoam.C mv icoFoam.C myicoFoam.C 删除依赖文件 rm icoFoam.dep

3) 修改编译文件files和options 进入Make目录，打开files文件， 将 icoFoam.C 源程序文件名

EXE = $(FOAM_APPBIN)/icoFoam 可执行文件名 修改为

myicoFoam.C 源程序文件名

EXE = $(FOAM_APPBIN)/myicoFoam 可执行文件名 此例中options不需修改，可以打开看看 EXE_INC = \\ 头文件包含

-I$(LIB_SRC)/finiteVolume/lnInclude EXE_LIBS = \\ 链接库 -lfiniteVolume

4）删除原来的obj文件 rm –rf linuxGccDPOpt cd .. 5）编译 wmake 6) 检验一下

到tutorial目录，检验一下 myicoFoam . cavity

六.OpenFOAM程序开发――例子一：在icoFoam中加入温度场求解 准备： 能量控制方程：

dT/dt+div(den*U*T)=div(a gradT) 在壁面上给定值条件。 需要解决的问题： a）如何创建标量场，T b) 如何创建物性，a

c）如何定义温度方程，并求解 d) 如何在算例中设定T和a e)如何设定T的离散格式

f)如何设定T的求解器的收敛标准等 步骤：

1)创建程序需要的新物性和新变量场

打开myicoFoam.C可以看到，程序开始运行时调用CreateFields.H，创建变量场。 打开CreateFields.H，可以看到程序首先从transportProperties文件中读入物性， Info<< \ IOdictionary transportProperties (

IOobject (

\ 从字典文件transportProperties读入 runTime.constant(), //transportProperties文件位于目录runTime.constant()中 mesh, 网格对象 IOobject::MUST_READ, IOobject::NO_WRITE )

); 创建了Iodictionary类型对象 transportProperties dimensionedScalar nu //首先读入粘性系数 (

transportProperties.lookup(\

); 创建有量纲标量nu，nu通过从字典transportProperties查找”nu”来赋值 可以加上新方程需要的物性

dimensionedScalar DT //首先读入热扩散率 (

transportProperties.lookup(\

); 创建有量纲标量DT，DT通过从字典transportProperties查找”DT”来赋值

此外还要从createFields中读入p,U场，我们要加入的新的变量场为温度场T，最快的加入温度场的方法是拷贝p场的代码，修改为 Info<< \ volScalarField T (

IOobject

( \

runTime.timeName(), mesh,

IOobject::MUST_READ, IOobject::AUTO_WRITE ), mesh );

这样，创建了新的vol标量场T，从文件T中读入。 对于T的创建具体解释如下： a)创建了标量场T

b)T通过读(IOobject::MUST_READ)在runTime.timeName()目录下名称为“T”的文件创建，在开始计算时，runTime.timeName()是contorlDict中设定的startTime值决定的。 c)T将自动写入(IOobject::AUTO_WRITE)计算结果到runTime.timeName()目录中，runTime.timeName()随迭代是变化的，写入控制由contorlDict中设定。

d)T是定义在mesh对象上的，这意味着T在内部cell上有值internalField，在边界上还需要边界条件，这与polyMesh/boundary中要一致。 2)在求解器中加入新的求解方程

下一步回到myicoFoam.C加入新的微分方程，由于温度场依赖于速度场，可放在PISO循环后面。

# include \ U -= rUA*fvc::grad(p);

U.correctBoundaryConditions(); // Add the temperature equation fvScalarMatrix Teqn 温度是标量方程 (

fvm::ddt(T)

+ fvm::div(phi, T) 要用到界面流量 - fvm::laplacian(DT, T) 扩散项

);

TEqn.solve(); 求解 3)编译 wmake

4)在算例中加入新方程的初始和边界条件 4.1拷贝一个cavity算例到mycavity

4.2修改transportProperties字典文件，设定DT cd constant

修改transportProperties文件，前面已提到DT要从该字典文件读入。设定DT=0.002m2/s DT DT [0 2 -1 0 0 0 0] 0.002; 4.3修改T文件，设定初始值和边界 cd 0 进入0目录 拷贝一个T文件 cp p T 修改T文件为 FoamFile {

version 2.0; format ascii; class volScalarField; object T; }

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * // dimensions [0 0 0 1 0 0 0];

internalField uniform 300; 初始内部点为300℃ movingWall {

type fixedValue;

value uniform 350.; 边界为350℃ }

fixedWalls {

type fixedValue;

value uniform 300.; 边界为300℃ 5)修改离散格式和代数求解器求解控制文件 A进入system目录

由于温度方程有非稳态项，对流项，扩散项，分别要在ddt，div，laplacian中设置 打开fvSchemes文件，添加 divSchemes {

default none;

div(phi,U) Gauss upwind; div(phi,T) Gauss upwind; }

laplacianSchemes {

default none;

laplacian(nu,U) Gauss linear corrected; laplacian(DT,T) Gauss linear corrected; laplacian((1|A(U)),p) Gauss linear corrected; }

在fvSolution中设置代数求解器选项 T PBiCG {

preconditioner DILU; tolerance 1e-06; relTol 0; };

注意T方程形成的矩阵是非对称的，不要用PCG和DIC

6)运行

myicoFoam . mycavity

七.OpenFOAM程序开发――求解器的详细分析1 进入icoFoam目录 可以看到

createFields.H icoFoam.C icoFoam.dep Make/ Make/为wmake编译所需的文件

IcoFoam.C为主程序文件，它包含createFields.H 编辑icoFoam.C

可以看到icoFoam.C首先引入的头文件为fvCFD.H。 所以你可以看到，在编译选项options中 EXE_INC = \\

-I$(LIB_SRC)/finiteVolume/lnInclude //fvCFD.H的存放目录 EXE_LIBS = \\

-lfiniteVolume //需要链接的库 找到fvCFD.H,编辑，可以看出这些是主程序必须的类库 #ifndef fvCFD_H #define fvCFD_H #include \

#include \ 时间类 #include \ 网格类 #include \ fvc类 #include \ fvMatrix类 #include \ fvm类 #include \

#include \#include \#include \#include \

#include \#include \#include \#ifndef namespaceFoam #define namespaceFoam using namespace Foam; #endif #endif

再看看icoFoam的程序体,了解一下求解程序的结构

#include \ ――――――――――――――――（头文件） 通常位于main函数前，是程序所需的类的定义 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * // int main(int argc, char *argv[]) {

―――――――――――――――（包含文件） # include \ # include \# include \

―――――――――――包含文件通常是程序片断，如创建时间、创建网格等 ―――――――――――――――（求解器代码）―――――― # include \

需要根据应用，单独写的代码，如\和Main，以及Ueqn，pEqn等 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――― # include \

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * // 。。。。。 }

八.OpenFOAM程序开发――求解器的详细分析2 a.场变量的定义

外残差： 对于方程f(x,t)=0在t_0时刻有收敛解x_0, 则f(x_0,t=t_0)=0; 当用t0时刻的结果代入到t1时刻的方程时，通常并不能满足方程，即 f(x_0, t = t_1) = r !=0; 这里的残差r称为外残差。

内残差：在cfd计算中通常将方程转化为代数方程Ax=b；当得到某个解A*x_0-b = r1; 这里的r1 ->0时，认为Ax=b收敛。 这里的r1为内残差。

对于稳态问题：只有当r->0时，才被认为收敛，也就是(x_1 - x_0)->0. 也就是我们在cfd计算中通常见到的那个残差，fluent及其pyFoam输出残差图就是这个r。r常被作为收敛判据。 对于非稳态问题，下一时刻的求解结果用于和当前的求解结果不一样（时变的，也就是非稳态），这时候r并不是很小，对于特定的问题，这个r永远不可能很小（因为是非稳态问题),所以对于非稳态问题外残差r不能作为收敛判据。

无论是稳态还是非稳态，都必须是代数方程Ax=b收敛，r1->0 时，是必须满足的。但是在稳态计算中，由于某一个迭代的结构没有意义，这时候为了减少计算量通常给定一定的迭代次数，而并不是设定r1必须满足一定的限制。这是fluent采用的一种手段。而对于非稳态问题，由于我们关心某一个时刻的值，这时候必须是r1->0，使得求解的代数方程收敛，因此r1才是作为非稳态问题的收敛判据。

在openfoam中两个残差都有，外残差就是你在迭代过程中的输出屏幕上看到的那个initial residual，而内残差就是求解某一个方程迭代一定后的那个残差，内残差r1，可以通过在fvSolution里面的代数方程求解器中设定，relTol（相对残差)tol(绝对残差）。两者的区别不用说了吧。 外残差只对稳态的求解器有，就是fvSolution下的Simple字典下的convergence，可以通过下面方法设置 Simple {

convergence 1e-6; }

当所有方程残差外残差小于1e-6时，认为收敛，求解器停止计算。

OpenFOAM中非均匀初始场的设定

采纳网友的建议，这次讨论OpenFOAM中非均匀初始场设置问题。 对于openfoam非均匀场初始化现成程序有两个: 1)OpenFOAM自带功能setFields 2）社区中的funkySetFields. 下面介绍一下两者的使用。 1 setFields的使用

使用setFields只需要将system文件夹中建立setFieldsDict，然后在其中设置相应的参数，设置完后，在case根目录下利用控制台输入setFields就可以了。下面介绍一下interFoam算例中的setFieldsDict.该字典位置在

OpenFOAM-1.6/tutorials/multiphase/interFoam/laminar/damBreak/system/setFieldsDict，文件中的内容为

FoamFile //文件头 {

version 2.0; format ascii; class dictionary; location \ object setFieldsDict; }

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * // defaultFieldValues //用来设定场的默认值 (

volScalarFieldValue alpha1 0 // 设置场alpha1的默认值 );

regions //设置alpha1不为0 的区域 (

boxToCell // 方形区域内的cell

{

box (0 0 -1) (0.1461 0.292 1); //方形区域的边界，两点xyz最小点和xyz最大点 fieldValues //用来指定定值 (

volScalarFieldValue alpha1 1 //用来alpha1场在上面box区域内的值的大小 ); } );

setFields对于规则区域定值使用比较方便，但是很难实现比较复杂内部场的设置，比如满足某种关系式的内部场设置。 2 funkySetFields的使用

用来设定比较复杂的内部场。 可以指定满足一定条件的关系式的初始场。 2.1 软件的获取

funkySetFields在官方或者dev版本里面都没有该功能，可以通过下面命令获取。运行下面的命令需要你的电脑安装svn。 svn

checkout

https://openfoam-extend.svn.sourceforge.net/svnroot/openfoam-extend/trunk/Breeder_1.6/utilities/postProcessing/FunkySetFields/

2.2 软件的安装

该软件安装比较简单，直接进入该文件夹，并运行Allwmake ./Allwmake 2.3 使用 2.3.1 常用关键字 field //用来指定要修改的场

expression_r //用来指定表达式

condition //用来指定上述表达式应当满足的条件

keepPatches //用来说明是否保持原来边界条件，最好加上，不加的话，funkySetField会给所有边界为0梯度

create //用来说明是否是新建场

valuePatches //用来指定那些定值边界由临近内部节点值给定

dimension //用来指定新建立场的单位 time //用来指定funkySetField所指定的时间点

应当指出，上述关键字可以直接在控制台上输，也可以写在名字为funkySetFieldsDict（类

似于setFieldsDict）中。 2.3.2 使用方法

方法1 直接在控制台输入

直接进入你要初始话的case中，输入类似于下面的命令。如上面的setField也可以通过下面的funkySetFields命令来实现

funkySetFields -time 0 -keepPatches -field alpha1 -expression_r \\

注意比较长的式子用单引号或者双引号隔开。 上述关键字没有次序要求。 方法2 使用funkySetFieldsDict字典

方法和上面setFields差不多，在system文件夹中建立funkySetFieldsDict字典文件，对于上面表达式可以通过下面字典文件实现。 expression_rs //设置复杂内部边界入口 (

alpha // 设置alpha1，名字任意 {

field alpha1; //操作的场 expression_r \ //表达式

condition \执行上述表达式的条件 keepPatches true; //是否保持以前边界 }

pressure1 //设置压力，名字任意 {

field p; //指定操作场

expression_r \; //执行表达式子，无条件 } pressure2

{

field p; 指定表达式

expression_r \; //表达式子

condition \; //条件 } );

从上面可以看出，使用funkySetFieldsDict可以实现更为复杂内部场，且可以同时对多个场进行操作

2.3.3 表达式中的常用支持

也许你已经注意到，上面例子中condition和expression_r使用了表达式，funkySetFields中你可以使用下列常用的操作符或者函数

1） C＋＋基本操作符

+,-,*,/，%， <,>,<=,>=,!=,==， &&,||，？ ： 2）OpenFOAM定义的向量操作符 &,^

3)圆周率常量 pi

4）标量函数

pow,log,exp,sqr,sqrt,sin,cos,tan 5）OpenFOAM中的一些函数 mag：求模 grad ：求标量梯度 curl ：求向量旋度 snGrad：表面法向剃度 div ：向量场散度

laplaction ：求一个场的laplacian项目 min,max ：标量场的最值 pos :网格中心位置矢量 fpos ：面中心位置矢量

face ：表面法向量场 area：表面面积场 vol ：网格单元体积场 deltaT ：时间步长 time ：当前时间

setFields和funkySetField可以实现比较复杂的内部场初始化，而对于复杂的边界场，你要自定义边界条件了。

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。

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fluentMeshToFaom功能转换为openfoam可识别网格。

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。

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 [0 2 -2 0 0 0 0];

//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 uniform 0; //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; } }

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 application icoFoam;

//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; writeCompression uncompressed;

//时间文件夹格式：fixed m.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 runTimeModifiable yes;

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 {

p PCG //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 };

U PBiCG //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

nNonOrthogonalCorrectors 0;//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。

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 Gauss linear;//梯度离散采用高斯方法，线性插值 grad(p) Gauss linear; //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) Gauss linear;//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) Gauss linear corrected; //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) Gauss linear corrected;//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 }

fluxRequired //是否计算流律 {

default no; //默认不计算

p;//压力需要计算，因为需要利用压力流律修正速度 }

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。

Windows下OpenFOAM开发及使用环境配置指南

OpenFOAM是一款优秀的开源CFD软件, 其实更应该称作是一个程序库, 用户可以在其平台上进行源码级开发. 目前OpenFOAM已经拥有大量的CFD求解器可供使用. 更重要的是, 它是完全免费的. 更更重要的是, 我们可以在其提供的CFD类库(网格, 场, 离散算法)基础上任意进行二次开发, 从而配置出适用于自己的CFD程序. 更更更重要的是, 我们可以在不违背 GPL协议的前提下任意分发软件, 不存在使用其他盗版商业软件的违法问题(虽然这每时每刻都在发生, 也许你的 Windows就是盗版...). Anyway, 无论从哪个角度来讲, OpenFOAM都是 \的. 尤其对于科学研究来讲, OpenFOAM 非常适合开发CFD模型,在面向对象的设计体系下, 代码重用和模型扩充会为你的科研积累增色不少.

OpenFOAM 的开发源于Linux, 这对只熟悉Windows的用户来说是个噩耗, 尤其在中国更多的人习惯于使用 Windows. 作为研究人员, 可以花上几个星期去钻研Linux, 从而适应在Linux下的

OpenFOAM开发及使用. 然而如果你把自己的程序交付给别人使用时, 让他在早已习惯于Windows的情况下去重新学习另一个操作系统, 恐怕还是太费劲儿了点儿. 即便是自己研究之用, 有时一些前后处理软件我们已经习惯了使用Windows版本, 在不同系统之间切换还是一件烦人的事情(有朝一日在学界TeX取代了MS Word时或许就不用切换了).

另外更多的情况是, 你的实验室里大多数机器跑的都是Windows, 如果你要把OpenFOAM程序放到上面运行, 那麻烦也来了...总而言之, 我们还需要一个Windows版本的OpenFOAM.

一些人在这方面做了工作. 早在OpenFOAM还处于1.2版本时, 便有人将其通过Cygwin移植到Windows下. 到今天发展到1.7版本, 虽然断断续续, 但总有人在做. Cygwin是Windows下的模拟Linux环境, 可以进行程序开发, 但得到的程序需要依赖于Cygwin环境运行, 当然也可以脱离Cygwin环境, 将程序(exe, dll)打包然后移植到其他计算机上,但必须带上cygwin1.dll, 因为程序对Windows的一些调用都是通过cygwin1.dll实现的, 这也就加大了计算的开销, 对讲求效率的CFDer来说, 绝不是一个好消息. 但Cygwin的一个好处是可以在Windows下进行程序开发, 这对使用Windows从事科研工作的人是个好消息.

另一套解决方案是在Linux下通过交叉编译得到 Windows下可执行的OpenFOAM程序, 交叉 编译环境采用MinGW. MinGW可以看做一个平台, 也可以看做gcc的一个版本, 它可以使你在 A 操作系统上编译得到 B 操作系统的程序. Symscape (http://www.symscape.com)和 blueCAPE (http://www.bluecape.com.pt) 公司在这方面做了大量的 port工作,他们的产品分别是 OpenFlow 和 blueCFD. 他们在提供有偿服务的同时,也公开了其port方案和相应的的 patch, 尤其是 blueCAPE 的 Bruno Santos 还在OpenFOAMWiki 上维护了一个相当全面详细的页面(见后参考链接). 这种采用交叉编译得到的 OpenFOAM由于不存在Cygwin这一层的调用,因此其运行速度较之前一种解决方案会有所提升. 但是这种方案下的缺点是显而易见的, 开发过程还只能在Linux下进行, 系统切换仍然是个问题.

如果能在Windows下利用Cygwin环境进行开发, 同时编译的程序又能脱离Cygwin运行, 那是再好不过了. 这样可以在一个操作系统下同时进行开发/调试和运行, 就像 Windows的native程序一样, 不失为在Windows下使用OpenFOAM的最理想目标了. Cygwin + MinGW为这种目标的实现提供了可能. 在Wyldckat(Bruno Santos @blueCAPE的OpenFOAMWiki ID)的wiki页面上描述了该解决方案, 但对于OpenFOAM的编译过程, 主要还是针对在Linux下利用MinGW进行交叉编译的情况. 对于Cygwin下的MinGW编译, 需要有一些修改的地方,本文把这些实现的细节做一总结描述, 作为该wiki的补充, 主要目的还是给中国的用户/同行做些参考, 尤其是对于年轻的研究生/博士生, 作为科研的主力军, 深入到OpenFOAM这样的专业软件中做些扎实的研究还是有益的, 能让你在方法层面

更加深刻地理解CFD, 至少比拿Fluent算点东西就发paper, 凑合着混毕业要好得多.

需要说明的是, 这种配置/开发/运行方案也有一个不足, 就是编译出来的程序在 Cygwin环境下无法运行, 而需要在Windows的命令行(或bat文件)来使用. 对习惯了使用Cygwin/Linux的人来说有点不爽, 好在MinGW的开发者提供了MSYS环境, 经过简单的配置,我们可以在Windows下按Linux的习惯来运行程序. 这样, Cygwin+MinGW做开发, MSYS 作运行环境,打造出一个 Windows 下开发及使用 OpenFOAM 的 CFD 环境. 基本环境： ~~~~~~~~

操作系统：Windows 7 Ultimate 32 bit Linux环境：Cygwin 1.7 32bit OpenFOAM: 1.6 并行环境:MPICH2 配置过程： ~~~~~~~~

1. Install Cygwin (国内镜像www.cygwin.cn) (1) 除基本安装外，还需安装以下包：

autoconf automake binutils bison byacc diffutils patch doxygen flex gcc-core gcc-g++ git make python readline texinfo wget w3m (2) 其余建议安装包： bzip2 gitk liblzma rxvt vim 2. 修改注册表, 使系统区分大小写

(1) HKEY_LOCAL_MACHINE\\SYSTEM\\CurrentControlSet\\Control\\Session Manager\\ kernel\\ObCaseInsensitive 设为0. (2) 重启系统使应用生效. 3. 配置Cygwin

(1) 启动Cygwin, home/目录将依据当前Windows用户创建. 若用户名存在空格, 则需要在Cygwin根目录下的 /etc/passwd 中将映射名改为无空格的用户名标识, 并重启Cygwin. (2) 在Cygwin Shell中输入 mkdir OpenFOAM

echo export TEMP=/tmp >> ~/.bashrc

echo export TMP=/tmp >> ~/.bashrc

以创建OpenFOAM安装目录并使TEMP/TMP变量有效.

(3) 在Windows中建立文件夹, 用于mount OpenFOAM及tmp目录: 在/etc/fstab中添加

/home//OpenFOAM ntfs binary,posix=1 0 0 ntfs binary,posix=1 0 0

其中 为OpenFOAM的实际安装目录, 为实际临时目录. patch 命令的运行依赖/tmp目录.

- NOTE: 将以上目录设在根目录下比较方便, 且保持命名简洁易记. (4) 重启Cygwin使修改生效. 输入 ln -s /usr/bin/cpp /lib/cpp 以使wmake正确运行. 4. 安装OpenFOAM

(1) 下载OpenFOAM-1.6.General.gtgz, ThirdParty-1.6.General.gtgz解压到安装目录 tar xzf OpenFOAM-1.6.General.gtgz tar xzf ThirdParty-1.6.General.gtgz

(2) 下载PatchesNBatches.tar.gz并解压到$HOME/OpenFOAM目录. 在该目录下运行命令 patch -p0 < pnb/OpenFOAM-1.6_patch patch -p0 < pnb/ThirdParty-1.6_patch (3) 修改脚本, 配置OpenFOAM环境 (3a)在$HOME/.bashrc文件中添加下面一行:

source $HOME/OpenFOAM/OpenFOAM-1.6/etc/bashrc-mingw32

使OpenFOAM配置随Cygwin启动生效. bashrc-mingw32中需将case $WM_ARCH in Linux)中的\改为\以使Cygwin能够假冒Linux. (当然也可以加入 Cygwin选项, 但会涉及到一些需要适应OpenFOAM的规则配置, 如wmake rule 等, 不建议使用. 这种假冒策略是一个trick, 如果仅是本人在 cygwin 下使

用, 这种做法足够, 且可将源码修改降至最低. 至于考虑平台可移植性的通用性设置, 则应该是OpenFOAM发布者该做的事情)

(3b)重启Cygwin, 发现有编译器未安装的警示信息, 不用理会, 这是因为OpenFOAM 认为编译器是mingw32, 有错误提示是正常的. 我们需要做的检查当前系统是否含有gcc(用gcc -v命令, 我的版本是3.4.4)

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