OpenFOAM

OpenFOAM

Тип	Open Source Field Operation And Manipulation
Разработчик	OpenCFD, Limited
Операционная система	Linux, UNIX
Последняя версия	2.1.1 (2012-05-31)
Тестовая версия	(http://www.openfoam.com)
Лицензия	GNU GPL
Сайт	http://www.openfoam.com/

OpenFOAM (англ. Open Source Field Operation And Manipulation CFD ToolBox)  — открытая интегрируемая платформа для численного моделирования задач механики сплошных сред.

Общая характеристика

OpenFOAM — свободно распространяемый инструментарий вычислительной гидродинамики для операций с полями (скалярными, векторными и тензорными). На сегодня является^{[источник не указан 865 дней]} одним из «законченных» и известных приложений, предназначенных для FVM-вычислений.

Код OpenFOAM, разработан в Великобритании в компании OpenCFD, Limited, и используется многими промышленными предприятиями более 12 лет. Свое название и идеологию построения код берет от предшественника FOAM (Field Operation And Manipulation), который является закрытым и продолжает развиваться параллельно с OpenFOAM. Первоначально, программа предназначалась для прочностных расчетов и в результате многолетнего академического и промышленного развития на сегодняшний момент позволяет решать следующие задачи:

• Прочностные расчеты;
• Гидродинамика ньютоновских и неньютоновских вязких жидкостей как в несжимаемом, так и сжимаемом приближении с учётом конвективного теплообмена и действием сил гравитации. Для моделирования турбулентных течений возможно использование RANS-моделей, LES- и DNS-методов. Возможно решение дозвуковых, околозвуковых и сверхзвуковых задач;
• Задачи теплопроводности в твёрдом теле;
• Многофазные задачи, в том числе с описанием химических реакций компонент потока;
• Задачи, связанные с деформацией расчётной сетки;
• Сопряжённые задачи;
• Некоторые другие задачи, при математической постановке которых требуется решение дифференциальных уравнений в частных производных в условиях сложной геометрии среды;
• Распараллеливание расчёта как в кластерных, так и многопроцессорных системах.

В основе кода лежит набор библиотек, предоставляющих инструменты для решения систем дифференциальных уравнений в частных производных как в пространстве, так и во времени. Рабочим языком кода является ООП C++. В терминах данного языка большинство математических дифференциальных и тензорных операторов в программном коде (до трансляции в исполняемый файл) уравнений может быть представлено в удобочитаемой форме, а метод дискретизации и решения для каждого оператора может быть выбран уже пользователем в процессе расчёта. Таким образом, в коде полностью инкапсулируются и разделяются понятия расчетной сетки (метод дискретизации), дискретизации основных уравнений и методов решения алгебраических уравнений. Например, уравнение сохранения количества движения для ньютоновской несжимаемой жидкости без действия массовых сил:

$\frac{\partial \rho \bold U}{\partial t } + \nabla \cdot (\rho \bold U \bold U) - \nabla \cdot (\mu \nabla \bold{U} ) = - \nabla p$

может быть представлено в виде:

solve
   ( 
       fvm::ddt(rho, U) 
     + fvm::div(rho, U, U) 
     - fvm::laplacian(mu, U) 
       == 
     - fvc::grad(p) 
   );

Вместе с кодом поставляется набор программ-«решателей», в которых реализованы различные математические модели механики сплошных сред.

Связь со стандартами

Пакет OpenFOAM имеет множество утилит, которые позволяют конвертировать сторонние форматы в формат OpenFOAM. Для доступа к утилитам необходимо перейти в папку $FOAM_UTILITIES, это также можно сделать командой util^[1].

Конвертеры сетки
ansysToFoam	конвертирует файл сетки ANSYS, полученный из I-DEAS, в формат OpenFOAM
cfx4ToFoam	конвертирует сетку CFX 4 в формат OpenFOAM
fluent3DMeshToFoam	конвертирует сетку Fluent в формат OpenFOAM
fluentMeshToFoam	конвертирует сетку Fluent в формат OpenFOAM, с поддержкой составных частей и изменением границ
foamMeshToFluent	записывает сетку OpenFOAM в Fluent формате
foamToStarMesh	считывает сетку OpenFOAM и записывает в PROSTAR(v4)bnd/cel/vrt формате
foamToSurface	считывает сетку OpenFOAM и записывает границы в виде плоскостей
gambitToFoam	конвертирует сетку GAMBIT в формат OpenFOAM
gmshToFoam	считывает .msh файл и записывает Gmsh
ideasUnvToFoam	конвертирует сетку I-Deas unv в формат OpenFOAM
kivaToFoam	конвертирует сетку KIVA в формат OpenFOAM
mshToFoam	конвертирует .msh Adventure system файл в формат OpenFOAM
netgenNeutralToFoam	конвертирует сетку Netgen v4.4 в формат OpenFOAM
plot3dToFoam	конвертирует сетку Plot3d (ascii/formatted формат) в формат OpenFOAM
sammToFoam	конвертирует сетку STAR-CD(v3) SAMM в формат OpenFOAM
star3ToFoam	конвертирует сетку STAR-CD(v3) PROSTAR в формат OpenFOAM
star4ToFoam	конвертирует сетку STAR-CD(v4) PROSTAR в формат OpenFOAM
tetgenToFoam	конвертирует .ele, .node и .face файлы, созданные в tetgen в формат OpenFOAM

Конвертеры результатов
foamDataFluent	переводит данные OpenFOAM в Fluent формат
foamToEnsight	переводит данные OpenFOAM в EnSight формат
foamToEnsightParts	переводит данные OpenFOAM в EnSight формат. EnSight часть создается для каждой cellZone и каждого патча
foamToFieldview9	записывает сетку OpenFOAM в Version 3.0 Fieldview-UNS (двоичный) формат
foamToGMV	переводит данные OpenFOAM в GMV формат
foamToTecplot360	переводит данные OpenFOAM в Tecplot формат
foamToVTK	переводит данные OpenFOAM в VTK формат
smapToFoam	переводит данные STAR-CD SMAP в OpenFOAM формат

Ответвления

• blueCFD - кросс-компилированная версия OpenFOAM для запуска на операционных системах Windows, производная от OpenFlow. Включает в себя дополнительные инструменты и функционал, используемый в OpenFOAM. Разработка поддерживается компанией blueCAPE.
• FreeFOAM - версия OpenFOAM независящая от операционной системы, портативна и более удобна для установки. Проект развивается параллельно с официальными выпусками OpenCFD и не имеет дополнительного функционала. Для сборки использует CMake.
• OpenFlow это исходный код дополнения для кросс-компилированного дистрибутива OpenFOAM, работающего на операционных системах Windows. Компоненты OpenFOAM в blueCFD основаны разработаны на основе исходного кода OpenFlow. Разработка поддерживается компанией Symscape.
• OpenFOAM-extend поддерживается Wikki Ltd. Эта ветка включает в себя разработки сообщества, большая часть которых может быть установлена в официальную версию OpenFOAM с минимальными изменениями. Ветка разрабатывается параллельно с официальной версией OpenFOAM, но в последних версиях выпуски extend ветки отстают на один-два года.

Связь с другими Open source-проектами

• SALOME

Ссылки

• Официальный сайт
• Сайт обмена практическим опытом и использования свободного ПО в CAD/CAE
• Computational Fluid Dynamics
• Технологическая платформа программы «Университетский кластер»
• OpenFOAM wiki

Примечания

1. ↑ Standard utilities