(OpenFOAM入门学习资料)icoFoam学习笔记

|---icoFoam 求解器名称
|-createFields.H 场变量的声明和初始化
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Info<< "Reading transportProperties\n" << endl; //屏幕提示读入参数控制文件，等价于 C++中std::cout
//声明属性字典类对象，该对象由constant 文件夹下的“transportProperties”初始化创建。

IOdictionary transportProperties
(
IOobject
//其实IOobject，顾名思义就是输入输出对象，它完成的是一个桥梁的作用，即连接要构造的类及硬盘中的
相应文件。

这可以通过其成员函数objectStream()了解到，当完成了“搭桥”之后，便可通过这一成员函数返
回硬盘文件对应的输入流，从而从输入流中读入将要构造的类的相关信息//
(
"transportProperties", // 文件名称
runTime.constant(), // 文件位置，case/constant
mesh, // 网格对象
IOobject::MUST_READ_IF_MODIFIED, //如果更改，必须读入
IOobject::NO_WRITE // 不对该文件进行写操作
)
);
//字典查询黏性，以便初始化带有单位的标量
dimensionedScalar nu
(
transportProperties.lookup("nu")
);
//屏幕提示创建压力场
Info<< "Reading field p\n" << endl;
//创建压力场
volScalarField p //声明一个带单位的标量场,网格中心存储变量。

(
IOobject // IOobject主要从事输入输出控制
(
"p", // 压力场初始文件名称
runTime.timeName(), // 文件位置，由case中的system/controlDict中的startTime控制// Tips：runTime是类Time的一个对象，runTime.timeName()其实就是当前运行到的物理时间（非
稳态物理问题的时间），你程序运行到了5.1 s，runTime.timeName()就会将字符串“5.1”返回给你，
OpenFOAM在对不同时刻的数据进行存取的时候就是靠着这个字符串。

runTime.constant()返回的
就是case下那个constant文件夹的名字，这个名字可以改的，默认为constant。

OpenFOAM根据
case文件夹里面的system/controlDict里面对输出的设置来确定当前时刻时候输出，如果当前时刻
输出的话，outputTime()就为true，就输出数据了//
mesh, // 网格对象，主要从事对象注册，以便由runTime.write()控制输出
IOobject::MUST_READ, //必须读入
IOobject::AUTO_WRITE //根据controlDict中的设置进行自动write
),
mesh //速度场所用的网格对象，在createMesh.H创建
);
//提示并创建速度场，向量场，体储存变量
Info<< "Reading field U\n" << endl;
volVectorField U
(
IOobject
(
"U",
runTime.timeName(),
mesh,
IOobject::MUST_READ,
IOobject::AUTO_WRITE
),
mesh
);
// 创建界面流率
# include "createPhi.H" //把createPhi.H中的代码加进程序里面去
//表面场，phi，界面流率，储存在体之间的交界面上。

表面场（surface…）不能和体积场（vol…）直接计算，因为他们储存在不同的地方，大小不同。

可以将体积场转化为表面场（运用fvc::interpplate()），或者由表面场转化为体积场（运用fvc::reconstruct()）进行计算。

代码位于src » finiteVolume » cfdTools » incompressible如下：
surfaceScalarField phi
(
IOobject
(
“phi”,
runtime.timeName(),
mesh,
IOobject::No_READ,
IOobject::AUTO_WRITE,
),
fvc::interpolate(U) & mesh.sf()
//U是体积场，运用插值转为表面场和表面积场进行相乘来初始化流率,mesh.Sf()返回网格交接面面积矢量。

);
//设定压力参考cell的index 和参考值
//只有求解区域所有的压力边界都为第二类边界条件是，下面的值才会用到。

如果有第一类边界条件。

//压力参考值为这点边界值。

对于不可压缩流动压力值为相对值，下面的参考值的大小对结果无影响。

label pRefCell = 0;
scalar pRefValue = 0.0;
//通过查询system/fvSolution 下的PISO 进行更新压力参考cell更新并设定参考值
setRefCell(p, mesh.solutionDict().subDict("PISO"), pRefCell, pRefValue);
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|-icoFoam.C 求解器主程序
—————————————————————————————————————————————#include "fvCFD.H"
//主程序入口
int main(int argc, char *argv[])
{
#include "setRootCase.H" //创建case根目录，位于src/OpenFoam/include
#include "createTime.H" //创建time对象runTime，位于src/OpenFoam/include
#include "createMesh.H" //创建网格对象mesh，位于src/OpenFoam/include
#include "createFields.H" //创建场对象，位于src/OpenFoam/include
#include "initContinuityErrs.H" //创建连续性误差，位于src/OpenFoam/include
Info<< "\nStarting time loop\n" << endl; //提示开始时间循环
while (runTime.loop()) //如果时间不是0，开始循环
{
Info<< "Time = " << runTime.timeName() << nl << endl; //显示当前物理时间
//读入piso 控制参数，写在runTime 循环中，以便运行过程中的修改生效，位于src » finiteVolume » cfdTools » general » include
#include "readPISOControls.H"
#include "CourantNo.H" //计算courant 数，位于src/finiteVolume/cfdTools/incompressible
fvVectorMatrix UEqn //构造速度方程
(
fvm::ddt(U) //隐式离散生成矩阵类，该项会被加到UEqn 中的A上
+ fvm::div(phi, U) // 隐式离散矩阵类，该项加到UEqn 中的A上
- fvm::laplacian(nu, U) // 隐式离散，该项从UEqn 中的A上减下来，因为前面是负号。

);
//应当指出上面方程中并没有包含grad(p),动量方程中所有的项要么在压力方程中要么在动
量方程中，而不同时在两个方程中。

//求解动量方程，下面方程中的p 由上一时刻p计算，下面求解称为速度预测。

solve(UEqn == -fvc::grad(p));
// --- PISO loop ---- 速度修正步
for (int corr=0; corr<nCorr; corr++)
{
//根据预测的速度值求解系数矩阵对角元素的倒数
volScalarField rAU(1.0/UEqn.A());
// 更新速度，See Hrv Jasak's thesis eqn. 3.137 and Henrik Rusche's thesis, eqn. 2.43
U = rAU*UEqn.H();
// 计算表面流律
// ddtPhiCorr 用来考虑差值速度场计算的流律和实际流律的差别
phi = (fvc::interpolate(U) & mesh.Sf())
+ fvc::ddtPhiCorr(rAU, U, phi);
adjustPhi(phi, U, p); //调整边值，以便满足连续性条件
//网格非正交性循环，如果网格是正交的，可以设定nNonOrthCorr=1
for (int nonOrth=0; nonOrth<=nNonOrthCorr; nonOrth++)
{
//设定压力方程并进行求解
fvScalarMatrix pEqn
(
fvm::laplacian(rAU, p) == fvc::div(phi)
);
pEqn.setReference(pRefCell, pRefValue);
pEqn.solve();
//根据新求解的压力，更新表面流律
if (nonOrth == nNonOrthCorr)
{
phi -= pEqn.flux();
}
}
//计算连续性方程误差, 位于src/finiteVolume/cfdTools/incompressible
#include "continuityErrs.H"
//根据新的压力，修正速度
U -= rAU*fvc::grad(p);
//修正速度边界(主要针对第二类边界条件）
U.correctBoundaryConditions();
}
runTime.write(); //输出计算结果
//显示执行时间，CPU 时间
Info<< "ExecutionTime = " << runTime.elapsedCpuTime() << " s"
<< " ClockTime = " << runTime.elapsedClockTime() << " s"
<< nl << endl;
} // end of the time step loop
//提示运行结束。

Info<< "End\n" << endl;
//返回0
return 0;
}
—————————————————————————————————————————————|-icoFoam.dep 依赖文件
|-Make
|-files 编译需要的源程序文件和生成的目标文件
files文件主要干两件事
（1）指定哪些文件需要编译，这里的文件是代码文件，也就是.C文件，而不包括.H文件
（2）指定你要编译的类型，是编译成库，还是编译成可执行文件，以及编译成的库文件或者可执行文件的名字。

下面是icoFoam的Make文件夹下的files文件的内容
—————————————————————————————————————————————icoFoam.C
EXE = $(FOAM_APPBIN)/icoFoam —————————————————————————————————————————————要编译的代码文件直接将名字写到里面就行了（icoFoam.C），如果有多个代码文件，直接一个一个列在上面就行了。

下面（EXE = $(FOAM_APPBIN)/icoFoam）为编译程序类型（EXE=）说明要编译成可执行文件，等号右面为编译后的文件放在什么地方。

这一行也可以不写，他会将编译的可执行文件放到当前文件夹，名字为OpenFOAM.out.。

如果你要编译成库的话请采用“LIB= ...”等号后面放编译的库文件所在的目录，一般编译库文件命名为lib...，这是一个习惯，而非规定。

|-options 编译选项,如链接库等
options文件也是干两件事
（1）指定编译的头文件所在的目录，如果说所用的头文件在当前文件夹或者标准C++的头文件，无需指定。

（2）指定编译当前程序所用到的库。

下面为icoFoam下的options文件的内容—————————————————————————————————————————————
EXE_INC = \
-I$(LIB_SRC)/finiteVolume/lnInclude
EXE_LIBS = \
-lfiniteVolume —————————————————————————————————————————————EXE_INC=用于所运用到的头文件所在的目录，EXE_LIB用来指定所有到的库。

注意这里的库为OpenFOAM中的库或者你自己写的库，C++的标准库无需在这添加。

因此如果你不使用OpenFOAM中的库，而是自己独立编写C++程序，并且所有的头文件都在当前的根目录，options里无需指定任何东西。