OpenFOAM｜07 Case文件结构

本文描述OpenFOAM中的文件组织结构。

• OpenFOAM使用非常特殊的目录结构来运行案例
• 应始终遵循目录结构，否则OpenFOAM会发出警告
• 为防止出错，案例目录通常位于路径$WM_PROJECT_USER_DIR/RUN中，但这不是强制性的，但通常建议这么做。用户可以把案例文件复制到任何位置
• 案例目录名称由用户自己指定(请勿使用空格或奇怪符号)
• 使用的求解器不同，子目录中可能需要不同的文件
• 记住始终在案例目录(名称为CASE_NAME的目录)的顶层运行求解器

典型的文件组织结构如下图所示。

case文件夹中包含三个子目录：

• 0文件夹：包含边界条件与初始条件
• constant文件夹：包含网格参数、物理属性、湍流模型参数、物理模型参数等
• system文件夹：包含运行时控制参数与求解器数值格式等

1 0文件夹

0文件夹中包含有求解器计算所需的边界条件与初始条件。如上图中0文件中包含文件U与文件p，其中分别存储边界上的速度与压力值。0文件夹表示存储的是0时刻的数据，若为瞬态计算，在计算过程中还会生成以时间为名称的新的文件夹。

如示例中的p文件内容：

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volScalarField;
    object      p;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * //
dimensions      [0 2 -2 0 0 0 0];
internalField   uniform 0;
boundaryField
{
    movingWall
    {
        type            zeroGradient;
    }
 
    fixedWalls
    {
        type            zeroGradient;
    }
 
    frontAndBack
    {
        type            empty;
    }
}

文件中指定了各边界（movingWall、fixedWalls以及frontAndBack）上的压力值，如上的示例中，利用关键字internalField uniform 0指定了全局压力为0，并指定movingWall边界与fixedWalls边界的压力为zeroGradient。

在p文件中，通过dimensions关键字指定了压力的量纲，需要注意这里的量纲是单位质量的压力，其单位为帕斯卡与密度单位的商，即m2/s2。

在文件头中指定了文件版本、格式类型、物理量类型以及对象。

FoamFile
{
    version     2.0; //指定版本为2.0
    format      ascii; //指定文件存储格式为ascii
    class       volScalarField; //指定物理量类型为标量场
    object      p; //指定对象为压力p
}

对于U文件，则指定了各边界对应的速度信息。如下面的U文件：

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volVectorField;//指定物理场为矢量场
    object      U;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 
dimensions      [0 1 -1 0 0 0 0]; //指定物理量单位为m/s
 
internalField   uniform (0 0 0); //指定计算区域内部速度为0
 
boundaryField
{
    movingWall
    {
        type            fixedValue;
        value           uniform (1 0 0);
    }
 
    fixedWalls
    {
        type            noSlip;
    }
 
    frontAndBack
    {
        type            empty;
    }
}

2 constant文件夹

constant文件夹通常用于指定网格参数、物性参数等。

如前面的示例中，网格数据存储在子文件夹polyMesh中，该文件夹下包含的文件（boundary、faces、neighbour、owner、points）存储了网格细节。

物性参数存储在文件transportroperties中，如下面的示例中指定了运动粘度为0.01 m2/s。

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "constant";
    object      transportProperties;
}
// * * * * * * * * * * * * * * //
nu              [0 2 -1 0 0 0 0] 0.01;

需要注意的是，当选用的求解器不同时，constant文件夹中可能需要补充额外的文件，如选择了湍流模型，则可能需要在constant文件夹中添加湍流参数文件。

3 system文件夹

system文件夹中包含了所有计算过程中需要进行设置与控制的参数。如前面的示例中，system文件夹中包含了4个文件：

• blockMeshDict：指定blockMesh所需的网格控制参数
• controlDict：指定计算求解参数，如时间步长、时间步数、输入输出时间、场数据的读取与写入等
• fvSchemes：指定有限体积法的离散格式
• fvSolution：指定方程组矩阵求解器、残差以及其他算法控制