OpenFOAM报告ppt―中冶赛迪2011.01

Xi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityOpenFOAMOpenFOAM一种开源计算程序包种开源计算程序包苏军伟苏军伟2011.01于中冶赛迪Xi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversity作者简历作者简历学习经历学习经历2000-2004年西安交通大学过程装备与控制工程系、计算机科学与技术系工学双学士20042007年西安交通大学过程装备与控制工程系工学硕士2004-2007年西安交通大学过程装备与控制工程系工学硕士2007-至今西安交通大学机械工程学院博士在读2008-2009年在ImperialcollegeLondon（OpenFOAM发源地）访问博士研究方向研究方向多相流体力学数值模拟目前已经基于OpenFOAM的工作描述任意复杂区域内密相颗粒流离散单元程序包（Jasak,4thworkshop）描述生物反应器传质过程模型任意非结构化网格有限容积LatticeBoltzmann模型描述多分散系统的群体平衡模型单相流动拓扑优化求解器全隐式浮力驱动流求解器作者blog：一种全隐式是任意多区域共轭换热求解器Xi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversity作者blog：’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversity作者blog：’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversity基本内容基本内容OFOAM发展史OpenFOAM发展史OpenFOAM下的微分方程OpenFOAM功能库介绍OpenFOAM功能库介绍基础库有限容积库有限容积库拉格朗日•拉格朗日库的几种设计方式–柴油雾化库柴油雾化库–Intermediate–CDEM的设计理念动网格动网格湍流模型库传输模型库作者blog：’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversity基本内容基本内容OFOAM的求解器及其前后物理功能OpenFOAM的求解器及其前后物理功能OpenFOAM常用基础类时间空间类场边界条件稀疏矩阵OpenFOAM中的耦合常见耦合方法区域的耦合跟踪变量的耦合OpenFOAM与其他软件的耦合OpenFOAM-dev版本的新功能OpenFOAMdev版本的新功能OpenFOAM周边软件OpenFOAM的国内社区作者blog：’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityOFOAM发展史OpenFOAM发展史什么是F什么是FoamFieldOperationAndManipulation(场的运算与操作)伦敦帝国理工学院机械工程系,93年HrvojeJasak在做博士论文时候和HenryWeller等通过开发基于C++的CFD软件包(更确切：一种CFD语言)Nabla公司()2004年8月2日Foam2.3发布OpenFOAM2004年12月HenryWeller的OpenCFD公司()成立并发布开源的Foam2004年12月HenryWeller的OpenCFD公司()成立并发布开源的FoamOpenFOAM1.02004年12月HrvojeJasak的Wikki公司()成立，并维护OpenFOAM的扩充2007年9月HrvojeJasak的OpenFOAMextension工程确立，实现在OpenCFDltd发布的OpenFOAM上进一步完善进一步完善当前的版本OpenCFD(HenryWeller等人)稳定版：OpenFOAM1.7开发版：OpenFOAM1.7.xWikki稳定版：OFOAMd15（压缩包）Wikki稳定版：OpenFOAM-dev1.5（压缩包）开发版：OpenFOAM-dev1.5（实时更新版）作者blog：’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityOpenFOAM下的微分方程OpenFOAM下的微分方程连续力学数学表达微分方连续力学数学表达：微分方程201uu+u2TttkkkktkOpenFOAM下的描述solve02tk(fvm::ddt(k)基本操作：+fvm::div(phi,k)-fvm::laplacian(nu()+nut,k)==nut*magSqr(symm(fvc::grad(U)))时间微分、对流、扩散、梯度等显式：fvc==nut*magSqr(symm(fvc::grad(U)))-fvm::Sp(epsilon/k,k));显式：fvc隐式：fvm作者blog：);Xi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityOpenFOAM功能库介绍OpenFOAM功能库介绍基础库基础库基本数据类型•C++所有类型•C++所有类型•scalar,vector,tensor,quaternion,septernion,complex,Switch等复合数据类型复合数据类型•List,Field,linkList,DLList,ptrList等场类型•Field：一串数，连续空间，模板类。类名：Field•边界条件：一串数+边界。类名patchField•单位：7个国际单位制类名dimensionSet•单位：7个国际单位制。类名dimensionSet•几何场：Field+边界条件。类名GeometricField•场操作：+，-，*，/，sin，cos，等作者blog：’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityOpenFOAM功能库介绍OpenFOAM功能库介绍db库db库•字典类（dictionary）–参数控制•对象注册机（objectRegistry）ihld–Time,mesh,cloud–对象容器、输出统一控制、任何地方方便查找•对象注册类（regIOobject）–定义可以在对象注册机注册的对象，比如字典行选择表•运行期选择表：runTimeSelection–对象动态创建（C++不允许构造器虚拟），单一接口、多重实现的基础–湍流模型、差分格式、粘性模型等•库的动态加载：dlLibraryTable–函数对象：functionObject–独立于solver的solver功能的附加•时间基本库：Time–控制整个程序运行–参数修改重新加载–库的动态加载–所有注册对象的容器作者blog：’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityOpenFOAM功能库介绍OpenFOAM功能库介绍内存管理相关内存管理相关•自动指针autoPtr不能直接作为参数传递–不能直接作为参数传递•瞬态对象tmp所指对象不能作为参数传递，常作为返回值–所指对象不能作为参数传递，常作为返回值•正确使用可防止内存泄露（valgrind--tool=memcheck--leak-check=full，检查内存泄露情况），检查内存泄露情况）插值相关•点单元：interpolatePointToCell点单元：interpolatePointToCell•xy插值:interpolateXY•插值表：interpolationTable作者blog：•边界patchToPatchInterpolationXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityOpenFOAM功能库介绍OpenFOAM功能库介绍基础矩阵类基础矩阵类•稀疏矩阵类：lduMatrix•临近节点寻址：lduAddressing•代数方程器求解器预条件共轭梯度求解器–预条件共轭梯度求解器PCG/PBICG–光滑求解器smoothSolver–代数多重网格求解器•预条件器对角不完全对称矩阵；–对角不完全Cholesky(对称矩阵)；DIC–快速对角不完全Cholesky；FDIC–对角不完全LU(反对称矩阵)；DILU–对角预条件器；diagonal–代数多重网格求解器；GAMG–没有预条件器；none•光滑器–高斯赛德尔；GaussSeidel–对角不完全Cholesky（对称矩阵）；DIC–高斯赛德尔+对角不完全Cholesky（对称矩阵）DICGaussSeidel–对角不完全LU(反对称矩阵)；DILU–高斯赛德尔+对角不完全LU(反对称矩阵)DILUGaussSeidel作者blog：•书：YousefSaad,IterativemethodsforSparseLinearSystemsXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityOpenFOAM功能库介绍OpenFOAM功能库介绍有容库有限容积库数值离散:fvm•ddtd2dt2divlaplacianspSuSp•ddt,d2dt2,div,laplacian,sp,SuSp表面插值格式（TVD非延迟修正）•QUICK,upwind,superBee,多项式拟合等QUC,upwd,supeee,多项式拟合等算子:fvc•ddt,div,grad,curl,laplacian等场内点插值•Cell•llPit•cellPoint•cellPointFace有限容积矩阵类fvMatrix（lduMatrix子类）作者blog：有限容积矩阵类fvMatrix（lduMatrix子类）Xi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUn