实时焦点：OpenFOAM

OpenFOAM是一个完全由C++编写，在linux下运行，面向对象的计算流体力学（CFD）类库 。

(资料图片)

OpenFOAM跟商用的CFD软件Ansys Fluent，CFX类似，但其为开源的，采用类似于我们日常习惯的方法在软件中描述偏微分方程的有限体积离散化。2004年开始OpenFOAM一直作为免费使用的开源软件，有OpenFOAM和OpenFOAM-Extened两个版本，分别有Henry Weller负责的OpenCFD以及Hrvoje Jasak负责的Wikki公司分别维护。

主要功能

OpenFOAM是一个完全由C++编写的面向对象的CFD类库，采用类似于我们日常习惯的方法在软件中描述偏微分方程的有限体积离散化，支持多面体网格（比如CD-adapco公司推出的CCM+生成的多面体网格），因而可以处理复杂的几何外形，其自带的snappyHexMesh可以快速高效的划分六面体+多面体网格，网格质量高。支持大型并行计算，针对OpenFOAM库的GPU运算优化也正在进行中 。

简单来讲，OpenFOAM是一个针对不同的流动编写不同的C++程序集合，每一种流体流动都可以用一系列的偏微分方程表示，求解这种运动的偏微分方程的代码，即为OpenFOAM的一个求解器。针对一个简单的单相牛顿流体层流运动，icoFoam即可进行求解。

OpenFOAM软件可以模拟复杂流体流动、化学反应、湍流流动、换热分析等现象，还可以进行结构动力学分析、电磁场分析。

具体功能分述如下:求解方面 用户可以进行基本的CFD分析，可压与不可压缩流动分析、多相流分析、燃烧分析.热分析以及电磁场和结构动力学耦合分析。

前处理方面

软件拥有自己的JAVA/C++图形界面一-case管理器FoamX，可以对case进行管理，对模型数据进行操作、设置边界条件和求解设置等内容，此外还有其他一些直接对数据进行操作的辅助工具，如setField、apField等工具。

后处理方面

软件自带有paraFoam模块，可以对OpenFOAM软件的数据直接进行读取。paraFoam基于开源可视化软件ParaView开发，可以进行一些常用的后处理操作，如网格显示、云图显示.等值面显示、曲线绘制等等。此外，软件包含有与第三方软件的接口工具，可以通过专业的后处理软件进行数据处理，如foamToEnsight、 foamToFieldview、foamToGMV.smapToFoam等。Ensight软件也可以直接读取

OpenFOAM软件的计算结果网格方面

软件支持各种各样的多面体非结构化网格，包括四面体、立面体、棱柱网格、Polehedral等。网格生成的时候即可以在自带的 FoamX前处理器里进行简单操作 (blockMesh)，也可以接受其他网格处理软件生成的网格，包含有多种网格转换工具如cfxToFoam、fluentMeshToFlu-ent、mshToFoam、ansysToFoam等。对于网格模型数据，可以进行网格编辑操作和网格质量检查，如网格移动、旋转、细化、重编号、网格分割、动网格等。

物理模型

软件包含有先进的物理模型，用来模拟可压与不可压缩流体、牛顿与非牛顿流体。湍流模型方面既有常规的层流、S-A模型，还包括各种各样的k-e模型，还包括有丰富的大涡模拟模拟，如各种Smagorinsky模型、scale similarity模型、spectraleddy viscosity模型等等。另外

OpenFOAM还具有以下功能和特点:

燃烧模拟。拉格朗日粒子追踪及射流滑移网格，网格层消等。各种各样的工具箱，包括各种ODE求解器、ChemKIN接口等.自动生成动网格与网格转换工具，可以转换多种网格形式为FOAM可以处理的网格形式支持多种网格接口。

标准求解器

openfoam包含大量求解器，研究人员也可以编写自己的求解器。简单介绍以下几个自带的标准求解器：

icoFoam：用于求解层流下的单相牛顿流体流动。

simpleFoam：求解单相牛顿以及非牛顿湍流流动。

interFoam：牛顿和非牛顿流体的VOF模型求解。

强大的求解器：

基于CFD的求解器。

RANS和LES不可压缩流功能。

RANS和LES可压缩流动求解器功能。

浮力驱动流求解器。

DNS and LES。

多相流求解器。

粒子跟踪求解器。

燃烧问题求解器。

共轭传热求解器。

分子动力学方法。

直接模拟蒙特卡洛求解器。

电磁求解器。

固体力学求解器。

产品特点

全面支持c++库。

愈加广泛的用途，例如已经被用在了金融等方面。

各种各样的工具箱，包括各种ODE求解器、ChemKIN接口等。

支持多种网格接口

OpenFOAM的优势:

偏微分方程的友好语法。

完整的源代码文档。

非结构化多面体网格功能。

使用OpenFOAM的高级语法编写的应用程序的自动并行化。

广泛的应用和模型使用。

强大的商业支持和使用培训。

免费。

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