09、openfoam案例之圆柱绕流
1、原视频地址https://www.bilibili.com/video/BV1ME411A73k/?spm_id_from=333.1007.top_right_bar_window_custom_collection.content.click&vd_source=33b50a4dd201d7564e6e63d321809ce9
2、网格划分及导入
2.1 网格划分
本案例使用ICEM划分网格，并导入openfoam中
https://test-123456-md-images.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/202304102041957.png
2.2 网格转换
目前通过在 3 维中定义网格来处理 2 维几何，其中前平面和后平面定义为空边界块类型。读取二维 Fluent 网格时，转换器会自动在第三方向拉伸网格并添加空面片，将其命名为 frontAndBackPlanes。
fluentMeshToFoam：读取fluent.msh网格文件。（指南的5.5章）
命令：
fluentMeshToFoam <meshFile>https://test-123456-md-images.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/202304102052633.png
2.3 检查网格
checkMeshhttps://test-123456-md-images.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/202304102053209.png
system/blockMeshDict文件可以删除
3、边界条件
3.1 网格boundary
这是转换网格后自动生成的。
/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
========= |
\\ /F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
\\ / O peration | Website:https://openfoam.org
\\/ A nd | Version:9
\\/ M anipulation|
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
format ascii;
class polyBoundaryMesh;
location "constant/polyMesh";
object boundary;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
5
(
INLET
{
type patch;
nFaces 30;
startFace 13060;
}
OUTLET
{
type patch;
nFaces 30;
startFace 13090;
}
WALL
{
type wall;
inGroups List<word> 1(wall);
nFaces 100;
startFace 13120;
}
CYLINDER
{
type wall;
inGroups List<word> 1(wall);
nFaces 120;
startFace 13220;
}
frontAndBackPlanes // 空，表示2维
{
type empty;
inGroups List<word> 1(empty);
nFaces 13200;
startFace 13340;
}
)
// ************************************************************************* //3.2 0/P文件
[*]在OpenFOAM中，zeroGradient是一种边界条件，用于指定在边界上的量的梯度为零，这意味着该边界的值不会改变。例如，对于速度边界条件，zeroGradient表示速度沿该边界的梯度为零，即速度沿该边界的值不会改变。通常，这种边界条件在流体边界和对称边界上使用。在代码中，它表示为：https://test-123456-md-images.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/202304102106071.png。
[*]在 OpenFOAM 中，fixedValue 是一种边界条件类型，表示在特定的边界上施加固定的值。这个值通常是在 0、uniform、nonuniform 或 list 中指定的，具体取决于场的类型和边界的特征。例如，在一个流体模拟中，可以将固定的速度值施加在流场的边界上，这可以通过设置边界条件类型为 fixedValue 并指定速度值来实现。同样地，可以将固定的温度、压力或其他物理量值应用于相应的场变量上。在 OpenFOAM 中，边界条件的设置是在 case 目录下的 0 文件夹中的 boundary 文件中完成的。使用 fixedValue 边界条件时，用户需要指定固定的值并将其应用于适当的边界。
[*]在OpenFOAM中，empty边界类型用于定义没有物理边界或者该边界不需要与周围区域相互作用的情况。例如，计算空气在室内流动的情况，室内墙壁可以定义为empty边界。在empty边界中，OpenFOAM不会对物理量进行任何修改，因此需要在边界条件的设置中进行额外的注意。在empty边界中，通常会使用fixedValue或者fixedGradient来设置边界条件。
/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
========= |
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\\/ A nd | Version:9
\\/ M anipulation|
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
format ascii;
class volScalarField;
object p;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
dimensions ;
internalField uniform 0;
boundaryField
{
INLET // 压力梯度为0
{
type zeroGradient; // 压力梯度为0
}
WALL
{
type zeroGradient;
}
CYLINDER
{
type zeroGradient;
}
OUTLET // 出口压力为固定值0
{
type fixedValue;
value uniform 0;
}
frontAndBack
{
type empty;
}
}
// ************************************************************************* //3.3 0/U文件
[*]internalField是指某个场量在整个计算域内的初始值。在进行流体流动计算时，internalField可以表示压力、速度、温度等场量的初始值。internalField可以被定义为标量、向量、对称张量和非对称张量场量。常见的初始化方法包括常数、分布式初始化和从其他场量插值得到。例如，对于速度场量，可以通过设置其为一个初始速度场量或者通过从初始条件的压力梯度中计算得到。一旦internalField被定义，将无法在后续的计算过程中修改。因此，需要根据计算需求仔细地定义initialField。
/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
========= |
\\ /F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
\\ / O peration | Website:https://openfoam.org
\\/ A nd | Version:9
\\/ M anipulation|
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
format ascii;
class volVectorField;
object U;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
dimensions ;
// 场内初始值
internalField uniform (50 0 0);
boundaryField
{
INLET // 速度为固定值ux=50m/s
{
type fixedValue;
value uniform (50 0 0);
}
WALL
{
type fixedValue;
value uniform (50 0 0);
}
OUTLET
{
type zeroGradient;
}
CYLINDER
{
type fixedValue;
value uniform (0 0 0);
}
frontAndBack
{
type empty;
}
}
// ************************************************************************* //oepnfoam中zeroGradient和uniform (0 0 0)的区别：
zeroGradient只表示在边界上梯度不变，并不是不随时间变化。
uniform (0 0 0)更强硬一些，就是为某个值。
4、计算参数
4.1 controlDict
/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
========= |
\\ /F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
\\ / O peration | Website:https://openfoam.org
\\/ A nd | Version:9
\\/ M anipulation|
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
format ascii;
class dictionary;
location "system";
object controlDict;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
application icoFoam;
startFrom startTime;
startTime 0;
stopAt endTime;
endTime 0.05;
deltaT 0.00001; // Co = U * t / x
writeControl timeStep;
writeInterval 100;
purgeWrite 0;
writeFormat ascii;
writePrecision6;
writeCompression off;
timeFormat general;
timePrecision 6;
runTimeModifiable true;
// ************************************************************************* //4.2 fvSchemes
/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
========= |
\\ /F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
\\ / O peration | Website:https://openfoam.org
\\/ A nd | Version:9
\\/ M anipulation|
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
format ascii;
class dictionary;
location "system";
object fvSchemes;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
ddtSchemes
{
default Euler;
}
gradSchemes
{
default Gauss linear;
grad(p) Gauss linear;
}
divSchemes
{
default none;
div(phi,U) Gauss linear;
}
laplacianSchemes
{
default Gauss linear orthogonal;
}
interpolationSchemes
{
default linear;
}
snGradSchemes
{
default orthogonal;
}
// ************************************************************************* //4.3 fvSolution
/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
========= |
\\ /F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
\\ / O peration | Website:https://openfoam.org
\\/ A nd | Version:9
\\/ M anipulation|
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
format ascii;
class dictionary;
location "system";
object fvSolution;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
solvers
{
p
{
solver PCG;
preconditionerDIC;
tolerance 1e-06;
relTol 0.05;
}
pFinal
{
$p;
relTol 0;
}
U
{
solver smoothSolver;
smoother symGaussSeidel;
tolerance 1e-05;
relTol 0;
}
}
PISO
{
nCorrectors 2;
nNonOrthogonalCorrectors 0;
pRefCell 0;
pRefValue 0;
}
// ************************************************************************* //5、计算
icoFoam > loghttps://test-123456-md-images.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/202304102122157.png
6、后处理
生成临时后处理文件
paraFoam -builtinhttps://test-123456-md-images.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/202304102126758.png
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