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登錄interFoam的案例
SWOF使用手冊
文件上傳成功后,會自動將其轉換成OF格式,并在區域1顯示網格,區域2顯示OF相關命令的日志消息
3、網絡檢查
按下圖順序,首先單擊左側列表中CheckMesh切換至網格檢查界面,然后點擊檢查網格進行網格檢查,同樣在消息框中刷新網格檢查日志
4、求解器設置
目前SWOF集成了四大類,共13個求解器(SimpleFoam、PimpleFoam、pisoFoam、icoFoam、RhoCentralFoam、RhoSimpleFoam、RhoPimpleFoam、SonicFoam、BuoyantBoussinesqSimpleFoam、BuoyantSimpleFoam、BuoyantBoussinesqPimpleFoam、BuoyantPimpleFoam、interFoam)。單擊Solution Setup中General切換求解器設置界面,單擊確認確定求解器。該設置對應OF文件controlDict中application參數
5、材料設置
該參數設置對應OF文件transportProperties,按照下圖方式,單擊Materials進入材料設置界面,設置完成后單擊save保存。參數保存后界面會彈出彈窗告知用戶參數保存是否成功。
如果求解器設置為interFoam,則材料參數設置界面可以分別設置主相、次相材料參數、表面張力以及主相選擇,如下圖所示
6、模器設置
模型設置里面主要有三個,Turbulence湍流模型設置(對應OF的turbulencePropeties文件),Thermo熱力學模型(對應OF的thermophysicalProperties文件),Gravity重力設置(對應OF中g文件)
7、邊界條件設置
邊界條件設置,對應OF中0文件夾中的文件設置。
展開 CFD軟件有哪些,應該學哪一個?
interFoam:牛頓和非牛頓流體的VOF模型求解。
4. 后處理:openfoam本身是基于C++編寫,在linux下運行,自身無法圖形化,云圖顯示一般使用paraview或者其他專業后處理工具。
5. 上手體驗:有一定的入門門檻,學習成本比較高、不自帶GUI界面,由于是開源,所以bug比較多,但是全球也有很多人在對其優化,本身是非常強大的,是未來發展的大勢頭。
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Ubuntu下OpenFOAM跨節點并行的配置
在輔機上創建OpenFoam文件夾,并將文件權限改為777
mkdir-p OpenFoam
chmod777 OpenFoam
在主機上也創建openFoam文件夾,并將文件權限改為777
mkdir-p OpenFoam
chmod777 OpenFoam
然后編輯主機/etc下的exports文件,在最后一行中加入:
/home/用戶/OpenFoam 輔機hostname(rw,sync,fsid=0,crossmnt,no_subtree_check)
其后,重啟nfs服務器,輸入命令:
sudo/etc/init.d/nfs-kernel-server restart
在各輔機上安裝掛載主機OpenFoam文件夾,輸入命令:
sudomount -t nfs openfoam2:/home/用戶/OpenFoam/home/用戶/OpenFoam
將所有的openFoam文件都拷到主機的OpenFoam文件夾下(應該要改一下配置環境),
然后將修改OpenFoam文件夾的權限:
sudo-R chmod 777 OpenFoam
修改各輔機上的/etc下的fstab文件可以自動掛載主機上OpenFoam文件夾:
sudopico /etc/fstab
在最后一行中添加:
Openfoam2:/home/用戶/OpenFoam /home/用戶/OpenFoam nfs user, rw,auto 0 0
#5:多節點openFoam并行計算
1、 首先網格文件生成
2、 執行decomposePar命令,拆分網格
3、 編輯hostfile文件,其格式為:
openfoam1cpu=2
openfoam2 cpu=2
4、 執行mpirun -np 4--hostfile machines interFoam
展開 通用CFD軟件與開源CFD軟件簡介
interFoam:牛頓和非牛頓流體的VOF模型求解。 官網
www.openfoam.org
云端封裝OpenFOAM
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CFD仿真VOF界面捕捉穩定性研究:數值擴散與表面張力偽速度的影響及優化
Trujillo, “Evaluating the performance of the two- phase flow solver interFoam,” Computational Science & Discovery.</p><p>[2] Lamb H 1932 Hydrodynamics (Cambridge: Cambridge University Press)</p><p>[3] https://github.com/daidezhi/interPlicFoam</p><p>[4] Roenby, Larsen, J. , Bredmose, B. E. , Jasak, H. , & Hrvoje. (2017). A new Volume-of-Fluid method in OpenFOAM. MARINE VI : proceedings of the VI International Conference on Computational Methods in Marine Engineering. International Center for Numerical Methods in Engineering.</p><p>[5] Fedkiw, R. P. , Aslam, T. , Merriman, B. , & Osher, S. . (1999). A non-oscillatory-eulerian approach to interfaces in multi-material flows (the ghost fluid method). Journal of Computational Physics, 152.
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Multiphase flow
bubbleFoam雙組分不可壓縮多相流求解器,其中一相是分散相,如液體中的氣泡
cavitatingFoam基于可壓縮液/汽混合物獲得的均相平衡模型的瞬態空化代碼
compressibleInterFoam采用VOF相分數界面捕捉方法求解2個等溫混溶可壓縮流體
interFoam采用VOF相分數界面捕捉方法求解2個等溫混溶不可壓縮流體
interDyMFoam
interFoam+DyM,包括自適應重劃分網格的網格運動和網格拓撲變化
interMixingFoam
3個不可壓縮流體,其中兩個互溶,VOF法捕捉界面
interPhaseChangeFoam帶相變的2個不可壓縮等溫混溶流體,VOF相分數界面捕捉方法
LTSInterFoam
LTS(Local time stepping,穩態)法求解2個不可壓縮等溫混溶流體,VOF相分數界面捕捉方法
MRFInterFoam多重參考系下求解2個不可壓縮等溫混溶流體,VOF相分數界面捕捉方法
multiphaseInterFoam計算n個不可壓縮流的界面,包括各相的表面張力和接觸角
porousInterFoam
2個不可壓縮等溫混溶流體,VOF相分數界面捕捉方法,顯式算法處理多孔區域
settlingFoam分散相沉積的2個不可壓縮流的計算
twoLiquidMixingFoam兩個不可壓縮流的混合
twoPhaseEulerFoam
Euler法計算2個不可壓縮流,一相為分散相,如液體中的氣泡
5. Direct numerical simulation (DNS)
dnsFoam
boxes的各相同性湍流的直接數值模擬
6. Combustion
chemFoam化學問題求解,單單元化學求解器,用于比較。
展開 數值波浪水池構建工具waves2FOAM的安裝與使用
manual中的compareFiles.sh后顯示的內容如下,這里面主要是對比了所有的interFoam和waveFoam的區別,作為參考用于waveDyMFOAM的改寫:
首先做最簡單的工作,復制interDyMFoam/ 到waveDyMFoam/ 參見上文
修改file 和option 文件 參見上文
代碼改寫,給出了局部添加代碼行號和上下文位置:
waveDyMFoam.C 的改寫代碼
waveDyMFoam.C
creatFiels.H
createAlphaFluxes.H的定義如下:
總結,此次編譯工作純屬自娛自樂,程序調整較大,個別地方有待于進一步驗證,經過以上修改,驗證后可以正確的將waves2Foam的造波條件應用于interDyMFoam 求解器。 對整個程序有了更進一步的認識,下一步工作將其應用于重疊網格模型overInterFoam和isoInterFoam的新型自由液面的壓縮格式上。
展開 雨水管道末端與河道水動力相互作用模擬研究
1 數學模型
1.1 控制方程
OpenFOAM中的interFoam求解器可以求解2個不可壓縮相的雷諾平均Navier-Stokes方程,包括連續性方程(公式1)和動量守恒方程(公式2),并通過VOF(volume of fluid)方法捕捉自由表面的運動。在笛卡爾坐標系中,Navier-Stokes控制方程由以下幾個部分組成:
式中U表示速度矢量,ρ是流體密度,p*是偽動壓,g是重力加速度,X是位移矢量,μeff是有效動力黏度,μ是水或空氣的動力黏度,σ是表面張力系數,κ是界面的曲率。此外,為封閉求解雷諾時均N-S方程,本文采用k-omega SST湍流模型。
對于VOF方法,必須求解一個額外的方程來描述相的運動。相函數α被定義為每個單元中水體積的比例,需滿足一個經典的平流方程,如下式所示:
本文采用的VOF方法與壓縮技術相結合,有助于抑制數值擴散,保留自由表面的銳度。為了實現上述期望,Weller[19]在公式(3)中增加了一個人工壓縮項,最終表達式如下:
其中Ur是只在界面上工作的水相和空氣相之間的壓縮速度。此外,為了實現公式(4)的約束性,顯式求解的多維通用限制器算法(MULES)用來確保α的計算結果總是約束在0和1之間。上式中,ρ和μ都是通過使用相位函數對水和空氣進行加權計算:
ρ=αρwater+(1-α)ρair (5)
μ=αμwater+(1-α)μair (6)
1.2 數值方法
在求解控制方程(公式1~3)的過程中,采用了有限體積法(finite volume method, FVM)進行數值離散化。具體而言,計算域被離散成一系列的小網格,并使用Rhie和Chow[20]開發的拼合網格方法,將所有的流場信息都存儲在各個網格的中心。
展開 OpenFOAM Sharing
和 case 教程類似的求解器教程太少了,在看完類似 icoFoam代碼解析 教程,icoFoam植入溫度方程 教程,interFoam植入溫度方法 教程,laplacianFoam求解器 教程,wolf dynamics 教程等內容之后,新人會有短暫的恍然大悟的激動。但是之后會感覺線索又斷了,發現網上很難再找到其他的求解器教程。要么是求解器代碼語句的直白注釋,讀起來有種 是這樣子,但是我不知道為什么這樣寫 的感覺。要么是晦澀的求解數值算法,并不能完全看懂。甚至于,大家都在說要多查閱 Doxygen,新人連 Doxygen 具體怎么用其實也是不知道的。
這個階段出現一個非常浪費時間的問題,當新人找個一個系列教程,如果不從頭看,會擔心漏掉什么知識點而影響自己的理解;如果從頭看,發現它要么完全是 case 類型的教程,要么它是過于晦澀,無法銜接自己的學習流程。
也許有幸,新人能了解并學習到 chalmers cfd 系列教程,感慨自己終于找對了教程。即使有很多問題,反復學習多遍后試圖復現它的課后學生作業,發現學生作業太難了,文檔和源文件不同,版本不同,說明又不夠細致。這些種種困惑,甚至足以讓人停下腳步陷入自我懷疑,我漏了哪一步,我該怎么到這一步?。要不要重復看這些教程,繼續找教程?
不需要!
這里是第二個會占用大量時間的階段。
我們還缺點東西。缺少的就是代碼背后的數學物理原理。
補足
在意識到 OpenFOAM 本質上是求解偏微分方程組后,新人也許會聽從一些建議,轉頭去搞原理的“復習”和“補足”。
計算流體力學?數學物理方程?有限體積法?有限差分法?有限元法?數值計算方法?線性代數?
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