OpenFOAM|世界頭條

OpenFOAM是一個(gè)完全由C++編寫，在linux下運(yùn)行，面向?qū)ο蟮挠?jì)算流體力學(xué)（CFD）類庫(kù) 。

(資料圖)

OpenFOAM跟商用的CFD軟件Ansys Fluent，CFX類似，但其為開源的，采用類似于我們?nèi)粘Ａ?xí)慣的方法在軟件中描述偏微分方程的有限體積離散化。2004年開始OpenFOAM一直作為免費(fèi)使用的開源軟件，有OpenFOAM和OpenFOAM-Extened兩個(gè)版本，分別有Henry Weller負(fù)責(zé)的OpenCFD以及Hrvoje Jasak負(fù)責(zé)的Wikki公司分別維護(hù)。

主要功能

OpenFOAM是一個(gè)完全由C++編寫的面向?qū)ο蟮腃FD類庫(kù)，采用類似于我們?nèi)粘Ａ?xí)慣的方法在軟件中描述偏微分方程的有限體積離散化，支持多面體網(wǎng)格（比如CD-adapco公司推出的CCM+生成的多面體網(wǎng)格），因而可以處理復(fù)雜的幾何外形，其自帶的snappyHexMesh可以快速高效的劃分六面體+多面體網(wǎng)格，網(wǎng)格質(zhì)量高。支持大型并行計(jì)算，針對(duì)OpenFOAM庫(kù)的GPU運(yùn)算優(yōu)化也正在進(jìn)行中 。

簡(jiǎn)單來(lái)講，OpenFOAM是一個(gè)針對(duì)不同的流動(dòng)編寫不同的C++程序集合，每一種流體流動(dòng)都可以用一系列的偏微分方程表示，求解這種運(yùn)動(dòng)的偏微分方程的代碼，即為OpenFOAM的一個(gè)求解器。針對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的單相牛頓流體層流運(yùn)動(dòng)，icoFoam即可進(jìn)行求解。

OpenFOAM軟件可以模擬復(fù)雜流體流動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)、湍流流動(dòng)、換熱分析等現(xiàn)象，還可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析。

具體功能分述如下:求解方面 用戶可以進(jìn)行基本的CFD分析，可壓與不可壓縮流動(dòng)分析、多相流分析、燃燒分析.熱分析以及電磁場(chǎng)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)耦合分析。

前處理方面

軟件擁有自己的JAVA/C++圖形界面一-case管理器FoamX，可以對(duì)case進(jìn)行管理，對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行操作、設(shè)置邊界條件和求解設(shè)置等內(nèi)容，此外還有其他一些直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的輔助工具，如setField、apField等工具。

后處理方面

軟件自帶有paraFoam模塊，可以對(duì)OpenFOAM軟件的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行讀取。paraFoam基于開源可視化軟件ParaView開發(fā)，可以進(jìn)行一些常用的后處理操作，如網(wǎng)格顯示、云圖顯示.等值面顯示、曲線繪制等等。此外，軟件包含有與第三方軟件的接口工具，可以通過(guò)專業(yè)的后處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如foamToEnsight、 foamToFieldview、foamToGMV.smapToFoam等。Ensight軟件也可以直接讀取

OpenFOAM軟件的計(jì)算結(jié)果網(wǎng)格方面

軟件支持各種各樣的多面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，包括四面體、立面體、棱柱網(wǎng)格、Polehedral等。網(wǎng)格生成的時(shí)候即可以在自帶的 FoamX前處理器里進(jìn)行簡(jiǎn)單操作 (blockMesh)，也可以接受其他網(wǎng)格處理軟件生成的網(wǎng)格，包含有多種網(wǎng)格轉(zhuǎn)換工具如cfxToFoam、fluentMeshToFlu-ent、mshToFoam、ansysToFoam等。對(duì)于網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行網(wǎng)格編輯操作和網(wǎng)格質(zhì)量檢查，如網(wǎng)格移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、細(xì)化、重編號(hào)、網(wǎng)格分割、動(dòng)網(wǎng)格等。

物理模型

軟件包含有先進(jìn)的物理模型，用來(lái)模擬可壓與不可壓縮流體、牛頓與非牛頓流體。湍流模型方面既有常規(guī)的層流、S-A模型，還包括各種各樣的k-e模型，還包括有豐富的大渦模擬模擬，如各種Smagorinsky模型、scale similarity模型、spectraleddy viscosity模型等等。另外

OpenFOAM還具有以下功能和特點(diǎn):

燃燒模擬。拉格朗日粒子追蹤及射流滑移網(wǎng)格，網(wǎng)格層消等。各種各樣的工具箱，包括各種ODE求解器、ChemKIN接口等.自動(dòng)生成動(dòng)網(wǎng)格與網(wǎng)格轉(zhuǎn)換工具，可以轉(zhuǎn)換多種網(wǎng)格形式為FOAM可以處理的網(wǎng)格形式支持多種網(wǎng)格接口。

標(biāo)準(zhǔn)求解器

openfoam包含大量求解器，研究人員也可以編寫自己的求解器。簡(jiǎn)單介紹以下幾個(gè)自帶的標(biāo)準(zhǔn)求解器：

icoFoam：用于求解層流下的單相牛頓流體流動(dòng)。

simpleFoam：求解單相牛頓以及非牛頓湍流流動(dòng)。

interFoam：牛頓和非牛頓流體的VOF模型求解。

強(qiáng)大的求解器：

基于CFD的求解器。

RANS和LES不可壓縮流功能。

RANS和LES可壓縮流動(dòng)求解器功能。

浮力驅(qū)動(dòng)流求解器。

DNS and LES。

多相流求解器。

粒子跟蹤求解器。

燃燒問(wèn)題求解器。

共軛傳熱求解器。

分子動(dòng)力學(xué)方法。

直接模擬蒙特卡洛求解器。

電磁求解器。

固體力學(xué)求解器。

產(chǎn)品特點(diǎn)

全面支持c++庫(kù)。

愈加廣泛的用途，例如已經(jīng)被用在了金融等方面。

各種各樣的工具箱，包括各種ODE求解器、ChemKIN接口等。

支持多種網(wǎng)格接口

OpenFOAM的優(yōu)勢(shì):

偏微分方程的友好語(yǔ)法。

完整的源代碼文檔。

非結(jié)構(gòu)化多面體網(wǎng)格功能。

使用OpenFOAM的高級(jí)語(yǔ)法編寫的應(yīng)用程序的自動(dòng)并行化。

廣泛的應(yīng)用和模型使用。

強(qiáng)大的商業(yè)支持和使用培訓(xùn)。

免費(fèi)。

關(guān)鍵詞：