OpenFOAM研究博文集
openfoam高阶离散格式
文章标题：探究OpenFOAM高阶离散格式：深度解析与个人观点1. 引言在计算流体力学领域，OpenFOAM作为一款强大的开源CFD软件广受好评。
而在其众多特性中，高阶离散格式是其所具备的重要特性之一。
本文将深入探讨OpenFOAM高阶离散格式的原理与应用，旨在帮助读者更全面地理解这一概念。
2. 高阶离散格式的概念在OpenFOAM中，高阶离散格式指的是一种用于求解流体动力学方程的计算格式，其主要特点是高阶的数学精度和更精确地模拟流体流动的能力。
通过采用更高阶的格式，可以在保持计算效率的同时提高求解的准确性，尤其是在处理流场中的激烈变化和细节信息时表现更加出色。
3. 原理与方法OpenFOAM中实现高阶离散格式的关键在于使用更高阶的数值格式，如高阶有限体积法(High-Order Finite Volume Method)和高阶有限元法(High-Order Finite Element Method)等。
这些方法通过增加求解的多项式次数或采用更复杂的空间离散化格式来提高数值解的准确性，同时也增加了计算复杂度和存储需求。
4. 应用与实践在实际应用中，高阶离散格式的优势主要体现在对复杂流动现象的模拟中，如湍流、激波等。
通过采用高阶格式，可以更好地捕捉流场中的细微结构，提高模拟结果的准确性和稳定性。
然而，高阶离散格式并非适用于所有情况，对于一些简单流动情况，其优势并不明显，甚至可能导致不必要的计算浪费。
5. 个人观点与总结在我看来，OpenFOAM中的高阶离散格式是一种强大的模拟工具，能够在一定程度上提高流体动力学模拟的准确性和稳定性。
然而，其应用需要谨慎，需要根据具体情况进行评估和选择。
我们也需要不断关注和探索新的高阶离散格式，以应对更复杂的流体动力学挑战。
6. 结语通过本文的探究，希望读者能够更加深入地了解OpenFOAM高阶离散格式的特点与应用，以及对其有着更清晰的认识。
在实际应用中，我们应充分发挥其优势，同时也要审慎评估其适用性，以更好地解决工程实践中的流体动力学问题。
OpenFOAM报告ppt—中冶赛迪2011.01
OpenFOAM 一种开源计算程序包 种开源计算程序包
苏军伟
2011.01于中冶赛迪
Xi’an Jiaotong University
作者简历
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
学士 2004-2007 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Imperial college London（OpenFOAM发源地）访问博士
–柴油雾化库 –Intermediate –CDEM的设计理念
作者blog：/openfoamresearch
Xi’an Jiaotong University
基本内容
OpenFOAM O FOAM的求解器及其前后物理功能 OpenFOAM常用基础类
作者blog：/openfoamresearch
Xi’an Jiaotong University
OpenFOAM功能库介绍
拉格朗日
cloud类 • src\OpenFOAM\fields\cloud\ • 功能 Cloud 类模板 • src\lagrangian\basic\Cloud • 功能
工学双
研究方向
多相流体力学数值模拟 描述任意复杂区域内密相颗粒流离散单元程序包（Jasak, 4th workshop） 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Lattice Boltzmann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 一种全隐式是任意多区域共轭换热求解器
深入解析OpenFOAM离散格式参数字典文件fvSchemes
深⼊解析OpenFOAM离散格式参数字典⽂件fvSchemes在本站博⽂“使⽤OpenFOAM的基本流程”已经对fvSchemde中的⼀些基本参数字典关键字进⾏了简单的谈论，本⽂对该参数字典进⾏详细探讨。
在该字典⽂件中可能出现的关键字有interpolationSchemes 点对点插值格式snGradSchemes ⾯梯度发⽅向分量gradSchemes 梯度格式∇divSchemes 散度格式∇ •laplacianSchemes 拉普拉斯项格式∇2timeScheme 时间的⼀阶⼆阶微分格式 ∂/∂t, ∂ 2 /∂ 2 tfluxRequired 需要计算流率的场由于该部分内容较多，本⽂只对前3中格式进⾏探讨，后⾯⼏种格式在后续⽂章中说明。
（1）interpolationSchemes 插值格式。
OpenFoam中所有的插值格式有1.中⼼格式linear 线性插值（中⼼差分）cubicCorrection 三次格式midPoint 线性插值，带有对称加权2.迎风差分upwind 迎风差分linearUpwind 线性迎风差分skewLinear 带有偏度修正的线性格式QUICK Quick格式D格式limitedLinear 限制型线性差分vanLeer van Leer格式MUSCL MUSCL 格式limitedCubic 三次限制性格式4.NVD格式SFCD Self-filtered中⼼差分Gamma ψ Gamma差分（Jasak提出的⼀种格式）上⾯的插值格式可分为两类：（1）普通差分格式（中⼼格式），（2）带有对流项的差分格式（后三种）。
这两种插值格式⽤法也不⼀样。
普通差分格式：关键字＋差分格式如： default linear; //默认插值格式为中⼼差分带有对流项的差分格式：关键字＋差分格式＋表⾯流率场（速度场的表⾯插值场）。
如：default QUICK phi; //默认格式为基于表⾯流率场phi的QUICK格式有⼀些TVD/NVD格式需要⼀个系数ψ， 0 ≤ ψ ≤ 1，ψ＝0对应于该格式的最好精度，ψ＝1对应于该格式的最好稳定性，这种插值格式采⽤如下⽅式指定：关键字＋差分格式＋ψ＋phi如：default limitedLinear 1.0 phi;对于⼀些标量场的插值，有时会需要对该标量场进⾏限制（⽐如，插值结果需要在［－2，3］之间），这时候在指定插值格式的时候，需要在格式关键字前⾯加上limited 如default limitedVanLeer -2.0 3.0 ;当限制值在［0，1］内的时候，可采⽤他的⼀个特殊版本default vanLeer01;适合这种情况的有 limitedLinear 格式， vanLeer, Gamma, LimitedCubic, MUSCL和SuperBee对于向量场的插值在limited时候，采⽤⼀般名字加上V，加V之后的版本为⽓修正版本。
基于OpenFOAM的波浪对舰船水压场识别影响研究
Ｏ１ ４ １ ． ４ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ １ ６ ７ ２ — ９ ７ ３ ０ ． ２ ０ １ ４ ． １ ０ ． ０ ３ ８
变化特 点 ， 研究 了波浪对舰船水压场识别 的影响 ， 得 出了有 益的结论 。 关键词
少见 。
２ 数 值 造 波
二维数 值 波 浪水 槽 的控 制 方 程 采 用 连 续 性 方 程 和 以速度 和 压 力 为 变量 的不 可 压 缩 粘 性 流 的二
总第 ２ ４ ４ 期 ２ ０ １ ４年第 １ Ｏ 期
舰 船 电 子 工 程
Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． １ ０
１ ３ ５
基于 Ｏ ｐ ｅ ｎ Ｆ Ｏ Ａ Ｍ 的波浪对 舰船水 压 场识别 影 响研 究
Ｃｌ ａ ｓ ｓ Ｎｕ ｍｂ ｅ ｒ Ｏ１ ４ １ ． ４
１ 引言
舰船 水 压 场 是 指 由舰 船 运 动 而 引起 的水 底 压
强变 化 ， 是 水 下 武 器 识 别 舰 船 的重 要 判 据 。对 舰
分 布特 征 ， 对 水 下 武 器 识 别 舰 船 水 压 场 有 一 定 影
（ １ ． Ｎｏ ．９ ２ ４ ９ ３ Ｔｒ ｏ ｏ ｐ ｓ ｏ ｆ ＰＬ Ａ ，Ｈ ｕ ｌ ｕ ｄ ａ ｏ １ ２ ５ ０ ０ ０ ）
（ ２ ．Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｙ Ｏｃ ｅ ａ ｎ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ，Ｄａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｎａ ｖ ａ ｌ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ，Ｄａ ｌ ｉ ａ ｎ １ １ ６ ０ １ ８ ） （ ３ ．Ｂ ａ ｉ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｏｒ ｄ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ Ｔｅ ｓ ｔ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ，Ｂａ ｉ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ １ ３ ７ ０ ０ １ ）
OpenFOAM在传热学教学中的应用
OpenFOAM在传热学教学中的应用【摘要】本文主要探讨了OpenFOAM在传热学教学中的重要性和应用。
首先介绍了OpenFOAM在传热学课程中的基本原理，包括自然对流、对流换热、传热传质方程等内容。
接着讨论了OpenFOAM在传热学实验和理论研究中的应用，以及在教学中的案例分析。
最后总结了OpenFOAM在传热学教学中的作用和意义，展望了其未来的发展前景。
通过本文的研究，可以更好地了解OpenFOAM在传热学教学中的价值和潜力，为教学改革和传热学领域的发展提供参考。
【关键词】OpenFOAM, 传热学, 教学, 应用, 原理, 实验, 理论研究, 案例分析, 未来发展, 作用, 意义, 发展前景.1. 引言1.1 介绍OpenFOAM在传热学教学中的重要性通过OpenFOAM，学生可以在模拟中直观地观察和分析流场、温度场等物理量的分布情况，从而更好地理解热传输的规律和机理。
OpenFOAM也提供了丰富的边界条件和求解算法，使得学生可以灵活地设置模拟参数，探究不同情况下传热过程的变化规律。
通过在OpenFOAM中进行传热学实验和理论研究，学生能够培养自主学习和问题解决能力，提升工程实践能力。
OpenFOAM在传热学教学中的重要性不言而喻。
它不仅可以帮助学生更好地理解传热学的知识，还可以培养他们的工程思维和实践能力，为他们未来的工程实践奠定坚实的基础。
在本文中，我们将探讨OpenFOAM在传热学教学中的应用，以及其在未来发展中的潜力和前景。
1.2 概述本文的研究内容和目的本文旨在探讨OpenFOAM在传热学教学中的应用，其中包括在传热学课程、实验、理论研究和案例分析中的具体应用。
通过研究OpenFOAM在传热学教学中的作用和效果，旨在总结其在教学实践中的重要性和意义，并展望未来OpenFOAM在传热学教学中的发展前景。
本文将分析OpenFOAM在传热学领域的基本原理，解释其在传热学教学中的优势和局限性，探讨其对传热学理论的启发和提升，以及探讨实际案例中的应用情况。
【精】OpenFOAM讲座高级篇殷亮
3、分层实现
• 软件中不同的功能层 • 张量代数 • 场代数 • 场的映射和差分 • 不同类型的离散
有限体积方法 有限元 • 网格处理、网格运动、拓扑改变
• 差分格式 • 拉格朗日追踪 • 边界条件定制化 • 线性方程组求解技术 • 分离的物理模型 • 应用程序的定制
流体流动、传热
燃烧、湍流、喷射
1.2设计理念
1．曾经主流的设计特点
• 用户修改要预先定义 • 模型与模型作用的矩阵过于复杂 • 难于开发、维护及支持 • 缺少支持层：不同相关性的代码混合在一起难
以区分 • 开发与维护需要大的团队 • 即使小的改变也需要专业的知识 • 化很长时间才能变得专业 • 封闭的框架，对用户而言存在代码重用性问题 • 单一的开发使得需要单一的测试
求 不能写出完全通用的求解器 • 取而代之的是数值库及实施代码重用 • 通过重用提供基本工具直至需求满足 • 如果重用很难，继续分解代码，并重写代码 • 伴随着高层应用的工具开发 • 求解器的编写及优化 • 所有这些，使得要检查建立求解器必要的部件，再 检查能否用在其它处（重用性）。
2、主要的对象及相互关系
软件进行软件设计（ Hrvoje Jasak） • 自2002年提供了大学免费版本 • 满足复杂要求的高端客户 • 在2004年10月提供公共域版本支持
4、 OpenFOAM和C++
• OpenFOAM基于坚实而彻底的C++开发 • OpenFOAM实施要早于C++的稳定版本的推
出，故其并未用标准库，但其类库也随语 言而进化
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ开发与应用
• OpenFOAM 的PhD项目包括：数值分析、误差估计、 网格自适应、RANS、LES湍流模型、自由液面、多 相流等等
《基于OpenFOAM对挑流水气两相流模型试验水动力特性的数值研究》范文
《基于OpenFOAM对挑流水气两相流模型试验水动力特性的数值研究》篇一一、引言随着计算流体动力学（CFD）技术的快速发展，数值模拟已成为研究水动力特性的重要手段。
OpenFOAM作为一种开源的CFD软件包，在处理复杂流体流动问题，尤其是两相流模型试验的水动力特性模拟方面，展现出强大的能力。
本文旨在基于OpenFOAM对挑流水气两相流模型的水动力特性进行数值研究，分析流动过程及现象，并为类似的两相流模拟提供理论支持和实验依据。
二、背景及研究意义在水利工程、环境科学、海洋工程等领域中，挑流水气两相流模型试验是研究水动力特性的重要手段。
然而，传统的实验方法往往受到实验条件、设备精度等因素的限制，难以全面、准确地描述复杂的流动过程和现象。
因此，基于数值模拟的方法显得尤为重要。
OpenFOAM作为一款强大的CFD软件包，可以有效地模拟挑流水气两相流的流动过程，揭示水动力特性的本质。
三、研究方法本研究采用OpenFOAM软件包进行数值模拟。
首先，根据挑流水气两相流的特点，建立合适的物理模型和数学模型。
其次，通过OpenFOAM的求解器进行数值计算，包括网格生成、边界条件设定、物理参数设置等步骤。
最后，对计算结果进行后处理和分析，得出水动力特性的相关结论。
四、数值模拟结果与分析1. 流动过程分析通过OpenFOAM的数值模拟，我们可以清晰地看到挑流水气两相流的流动过程。
在流动过程中，气体和液体相互影响，形成复杂的气液界面。
随着水流的速度和方向的变化，气液界面的形态也随之发生变化。
这些变化对水动力特性有着重要的影响。
2. 水动力特性分析在数值模拟中，我们关注了挑流水气两相流的水动力特性，如流速分布、压力分布、涡旋等。
通过分析这些特性，我们可以得出挑流水气两相流的流动规律和特点。
例如，流速分布的不均匀性会导致局部压力的变化，进而影响整个流动过程。
涡旋的存在则会对流场的稳定性产生影响。
五、结论与讨论本研究基于OpenFOAM对挑流水气两相流模型试验的水动力特性进行了数值研究。
[北京,小区]BSMPKU与OpenFOAM应用在北京某小区的模拟比较研究
![[北京,小区]BSMPKU与OpenFOAM应用在北京某小区的模拟比较研究](https://img.taocdn.com/s3/m/b04dbeb5ddccda38366baf41.png)
BSMPKU 与 OpenFOAM 应用在北京某小区的模拟比较研究1 引言随着城市化进程的推进，城市面积不断扩张，城市建筑区向着高层且密集的方向发展；同时城市人口的不断增加使得人类活动产生的各种有毒气体以及气溶胶显著改变了大气的组成成分，影响着空气质量，造成严重的城市环境问题。
另一方面，全球恐怖事件频发，各种生化和放射性试剂在人口密集区释放所带来的后果令人担忧。
研究表明，当高大的建筑物分布在狭长的街道两侧时，会形成峡谷效应，使得污染物很难扩散出去，并且建筑区内建筑物高度的增加会显著降低街区内的扩散能力。
因此，了解污染物在实际城区的扩散特征具有十分重要的现实意义，并对城市规划、应急预警等有一定参考价值。
研究城市街区尺度的流场及扩散问题主要有以下几种方法：外场实验、风洞实验、计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）模式模拟。
外场实验始于 20 世纪 70 年代，通过这种方法可以得到真实大气条件下，城市街区内流场以及扩散情况。
DePaul 等测量了不同宽高比街谷中的风场，发现当风速超过一定值时，街谷内的涡旋才会形成。
Stein 等监测了阿根廷某城市部分街区 CO 的排放情况，并与模式模拟的结果进行了对比。
Macdonald 等观测了污染物在建筑物阵列迎风面释放时，发现污染物的浓度分布是符合高斯扩散模式的。
相较于外场实验，风洞实验的实验条件易于控制且成本较为低廉，自 20 世纪 80 年代后期，开始利用风洞实验对大气及污染物的扩散进行模拟研究。
国内外学者通过风洞实验发现，街谷内污染物的扩散情况取决于街谷的几何结构以及排放源的位置。
一些研究比较了风洞与外场实验，指出两者的差异主要来自外场实验中真实大气的风向变化以及大尺度湍流的影响。
2 模式与数据介绍2.1 BSMPKUBSMPKU 分为两个子模式：第一个子模式是街区尺度的风场预报模式，该模式是基于稳态RANS 方程组耦合标准 k 湍流模型的 CFD 模式，该模式在给定适当的边界条件下，用于计算城区的风场与湍流场；第二个子模式是一个欧拉扩散模式，在给定源强数据且CFD 计算获得风场和湍流场的基础上，通过求解非稳态的雷诺平均输运方程获得浓度场。
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【第一集】
苏军伟 原著 田 超 编纂
2011 年 3 月
说明
本文档内容是根据苏军伟博士的“OpenFOAM 研究”博客的博文 整理而成，版权归苏军伟博士所有，供国内 OpenFOAM fans 学习使 用，严禁用于商业用途。 OpenFOAM 研究网址：/openfoamresearch OpenFOAM 开源计算群：34757558（国内最大，人数最多的在线 CFD 交流平台） 本博文可以作为初学者关于 OpenFOAM 的 Frequently Asked Questions (FAQ)文件，用于解答学习 OpenFOAM 中的基础问题，请 new Foamers 详细阅读自己感兴趣的部分。文中不免有疏漏和错误， 恳请广大 Foamers 批评指正。 田 超 2011 年 3 月于北航 387210626（超人不会飞）
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目录
说明 ....................................................................................................................................................2 1. 如何做动画 ................................................................................................................................5 2. OpenFOAM 第 5 次 workshop ...................................................................................................5 3. OpenFOAM 中不可压缩湍流大涡求解器 oodles 说明 ............................................................5 4. OpenFOAM 中的神奇方程定义方式的背后 .............................................................................8 5. OpenFOAM 中雷诺时均湍流求解器 turbFoam 使用 ...............................................................9 6. pimple 算法简述 (2009-09-30 09:22:33)转载 ........................................................................16 7. 粒子方法讨论版开版...............................................................................................................18 8. 面向对象—我的一点理解.......................................................................................................18 9. 如何搞多面体网格...................................................................................................................19 10. OpenFOAM-1.6-ext 的安装过程探讨 .................................................................................20 11. 多态实现及其子类父类数据传递的方式 ...........................................................................23 12. OpenFOAM 与有限元程序包 deal.II 的无缝耦合方法 .......................................................24 13. CAD->GAMBIT->CFD 几何 ....................................................................................................24 14. OpenFOAM 中非均匀初始场的设定 ...................................................................................25 15. OpenFOAM-1.6 中 sample 的使用 .......................................................................................28 16. 利用 pyFOAM 残差的输出...................................................................................................31 17. 也来谈谈传值和传址...........................................................................................................32 18. 从 pisoFoam 谈谈 OpenFOAM-1.6 湍流模型的结构变化 ..................................................33 19. 非惯性旋转系统稳态求解器 simpleSRFFoam 的使用 .......................................................34 20. linux 常用命令集 ..................................................................................................................36 21. 一起看看 OpenFOAM－1.6 中的 pisoFoam ........................................................................38 22. 一起看看 OpenFOAM－1.6 中的 pisoFoam ........................................................................38 23. 深入解析 OpenFOAM 时间控制参数字典文件 controlDict ...............................................39 24. OpenFOAM 中的智能指针 autoPtr .....................................................................................41 25. 如何实现同一用户下的 OpenFOAM 多版本编译 ..............................................................42 26. 商业软件划分的网格向 OpenFOAM 转换应注意的问题 ..................................................44 27. OpenFOAM 如何定义与时间有关的边界条件 ...................................................................45 28. OpenFOAM 中 transportModel 与 viscosityModels 关系 ...................................................46 29. OpenFOAM 不可压缩流边界条件的设定之我见 ...............................................................47 30. OpenFOAM 中气液双欧拉求解器 bubbleColumn 的使用 .................................................48 31. OpenFOAM 不可压缩非牛顿流体层流求解器使用说明 ...................................................50 32. OpenFOAM 中不可压缩稳态求解器 simpleFoam 的使用 .................................................51 33. 深入解析 OpenFOAM 离散格式参数字典文件 fvSchemes................................................53 34. 如何使得 OpenFOAM 的 solver 自动调节时间步长 ..........................................................56 35. OpenFOAM 中不可压缩流大涡求解器 oodles 的使用 ......................................................60 36. OpenFOAM 中的不可压缩湍流流动求解器 turbFoam 的说明 .........................................64 37. 深入解析 icoFoam 下的顶盖驱动流(cavity) .......................................................................68