OpenFOAM｜03 OF基本特性

注：

本文内容取自：OpenFOAM® Introductory Training Online session – 2020 Edition

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1 概述

• OpenFOAM为英文Open Source Field Operation and Manipulation的缩写
• OpenFOAM®是用于求解偏微分方程（PDE）和常微分方程（ODE）的C 库
• OpenFOAM附带一些现成的或开箱即用的解算器、预处理实用程序和后处理实用程序
• OpenFOAM基于GNU通用公共许可证（GPL）许可。这意味着可以免费获取其源代码
• OpenFOAM可以在大规模并行计算机中使用，且无需支付单独的许可证
• OpenFOAM正在积极开发中
• OpenFOAM在在世界各地(工业界、学术界和研究实验室)拥有广泛的社区

2 多物理场模拟能力

OpenFOAM®具有广泛的多物理模拟功能，以及其他功能：

• 计算流体动力学(不可压缩和可压缩流动)
• 计算传热和共轭传热
• 燃烧和化学反应
• 多相流和传质
• 粒子方法(DEM、DSMC、MD)和拉格朗日粒子跟踪
• 应力分析和流固耦合
• 旋转参考系、任意网格界面、动态网格处理和自适应网格细化
• 6自由度求解器、ODE求解器、计算气动声学、计算电磁学、计算固体力学、MHD

3 物理模型库

OpenFOAM®附带许多物理模型，其中包括：

• 广泛的湍流模拟能力(RAN、DES和LES)
• 输运/流变模型。牛顿和非牛顿粘度模型
• 液体和气体的热力学模型和物理属性
• 源项模型
• 拉格朗日颗粒模型
• 多相流的相间动量传递模型
• 燃烧、火焰速度、化学反应、多孔介质、辐射、相变

4 OpenFOAM的一些特性

OpenFOAM的一些特性包括：

• 基于有限体积法(FVM)的求解器
• 同位多面体非结构网格
• 空间和时间的二阶精度。可用的离散化方案有很多(包括高阶方法)
• 提供稳态与瞬态求解器
• 通过分离方法(SIMPLE和PISO)进行压力-速度耦合求解，耦合求解器正在积极开发中
• 通过区域分解实现大规模并行计算
• 自带网格生成工具
• 附带许多网格操作和转换实用程序
• 附带许多后处理实用程序
• 所有组件都以库的形式实现，便于重复使用

5 OpenFAOM vs. 商业CFD软件

OpenFOAM能够涵盖商业CFD软件的绝大多数功能，其与商业软件最大的不同在于：

• OpenFOAM没有原生的GUI界面
• 它没有预定义的设置。用户需要基本了解CFD基础知识，并熟悉OpenFOAM®命令行界面(CLI)，熟悉Linux bash shell非常有用
• OpenFOAM不是单个可执行文件。根据查找的内容，需要从CLI执行特定的应用程序
• 没有详细的文档记录，但提供了源代码
• 访问完整源代码=没有黑魔法。但是要理解源代码，需要了解面向对象编程和C 语言
• 求解器可以根据特定需求进行定制，因此OpenFOAM®是研究和开发的理想之选
• 免费，对可以使用的计算机CPU数量无任何限制