软件定制开发费用 OpenFOAM编程案例｜14 SIMPLE算法

发布日期：2024-08-09 06:26    点击次数：84

软件定制开发费用

本案例演示诳骗OpenFOAM中的基础代码终了SIMPLE算法软件定制开发费用。

1 SIMPLE算法

关于不能压缩NS方程，不错示意为：

式中有4个待求物理量：、、、。式中为开放压力()，为开放粘度。

方程求解有两个穷困问题需要经管：

莫得显式的压努力解方式。压力荫藏在动量方程中，与速率耦合在一谈动量方程的求解受到蚁合方程的拘谨，即从动量方程中求解得回的速率不一定大约闲静蚁合方程

SIMPLE算法领受底下的步调进行经管：

将动量方程写成矩阵方程的情势

式中，矩阵为诳骗有限体积法闹翻得回的方程统统矩阵。矩阵方程伸开成底下的样式：

矩阵的元素不错从任何一册CFD课本中得回。

将矩阵写成底下的情势

其中矩阵为矩阵的对角矩阵，即：

将式(5)代入式(3)，可得回：

式(7)不错得回：

将式(8)代入蚁合方程式(1)可得回：

挪一下位置，式(9)不错写成底下的情势：

一区（01-12）：上期一区开出3个奖号：05 07 10，最近10期一区开出奖号总数为：20个。本期关注1个一区号码：03。

大小比分析：上期前区奖号大小比0：5，最近10期前区大小比24：26，本期参考大小比3：2

方程(10)常被称为压力poisson方程，求解此泊松方程不错得回压力场。

得回压力场数据后诳骗式(8)计较速率场，之后反复迭代计较，直到残差达到条款。

SIMPLE算法计较经由中波及到的一些矩阵包括：

矩阵矩阵

由于矩阵为对角矩阵，因此其逆矩阵不错很容易计较得回：

矩阵2 圭臬终了

诳骗OpenFOAM中的基础代码终了Simple算法。

2.1 文献准备

诳骗底下的呐喊创建文献。

runfoamNewApp SIMPLEdemocd SIMPLEdemotouch createFields.H

程引言件结构如下图所示。

app

图片

2.2 圭臬代码

这里领受的是foamNewApp创建的程引言件结构，因此Make文献夹中的骨子保握默许即可。

头文献createFileds.H包含物理量的准备

 Info << "读取压力场" << endl;volScalarField p(    IOobject    (        "p",        runTime.timeName(),        mesh,        IOobject::MUST_READ,        IOobject::AUTO_WRITE    ),    mesh); // 界说一个标量p_old，用于存储迭代前的压力volScalarField p_old(    IOobject    (        "p_old",        runTime.timeName(),        mesh,        IOobject::NO_READ,        IOobject::NO_WRITE    ),    p); // 读取速率场UInfo << "读取速率场U" << endl;volVectorField U(    IOobject    (        "U",        runTime.timeName(),        mesh,        IOobject::MUST_READ,        IOobject::AUTO_WRITE    ),    mesh); // 界说通量场phiInfo << "创建通量场" << endl;surfaceScalarField phi(    IOobject    (        "phi",        runTime.timeName(),        mesh,        IOobject::NO_READ,        IOobject::AUTO_WRITE),    //默许值建树为范围面速率向量插值与面积向量点击    fvc::interpolate(U) & mesh.Sf()); // 读取输运参数IOdictionary transportProperties(    IOobject    (        "transportProperties",        runTime.constant(),        mesh,        IOobject::MUST_READ_IF_MODIFIED,        IOobject::NO_WRITE    )); dimensionedScalar nu(    "nu",    dimViscosity,    transportProperties); // 界说一个字典变量，软件定制开发费用用于参考压力的读写IOdictionary fvSolution(    IOobject    (        "fvSolution",        runTime.system(),        mesh,        IOobject::MUST_READ_IF_MODIFIED,        IOobject::NO_WRITE    )); 

编写源文献SIMPLEdemo.C

#include "fvCFD.H" int main(int argc, char *argv[]){    // 查验案例文献结构    #include "setRootCase.H"    // 创建Time对象runTime    #include "createTime.H"    // 创建fvMesh对象mesh    #include "createMesh.H"    //包含前范围说的头文献    #include "createFields.H"     // 亚粗俗因子alpha，从fvSolution字典文献中读取    scalar alpha;    fvSolution.lookup("alpha") >> alpha;    // 参考压力所指定的网格    scalar pRefCell;    fvSolution.lookup("pRefCell") >> pRefCell;    // 参考压力值    scalar pRefValue;    fvSolution.lookup("pRefValue") >> pRefValue;     // 试着将读取的值输出到端正台（没什么用，可选）    Info << nl << "读取了以下参数：" << endl;    Info << "亚粗俗因子alpha = " << alpha << endl;    Info << "参考压力网格索引：" << pRefCell << endl;    Info << "参考压力值：" << pRefValue << endl;     // 主轮回    while (runTime.loop())    {        Info << nl << "Iteration：" << runTime.timeName() << endl;        // 界说动量方程        fvVectorMatrix UEqn(            fvm::div(phi, U) - fvm::laplacian(nu, U) == -fvc::grad(p));        // 诳骗面前的压力场数据求解动量方程，得回速率场        UEqn.solve();         // 动量方程写成矩阵方程为M*U=Nab(p),不错写成A*U-H=Nab(p)        // 得回A矩阵和H矩阵，贵重A矩阵为标量，H为矢量        volScalarField A = UEqn.A();        volVectorField H = UEqn.H();         // 计较A矩阵的逆矩阵,A为对角矩阵，其逆矩阵即是1/A        volScalarField A_inv = 1.0 / A;         // 界说向量场HbyA = A_inv * H        volVectorField HbyA = A_inv * H;         // 界说通量场        surfaceScalarField A_inv_flux = fvc::interpolate(A_inv);         // 求压力泊松方程        // 方程界说为Nab(A^-1 Nab(p)) = Nab.(A^-1 * H)        fvScalarMatrix pEqn(            fvm::laplacian(A_inv_flux, p) == fvc::div(HbyA));        // 建树参考压力        pEqn.setReference(pRefCell, pRefValue);        // 求解方程        pEqn.solve();         // 对求解得回的压力进行亚粗俗        p = alpha * p + (1.0 - alpha) * p_old;         // 证实新的压力场数据修正速率场U = A^-1 * H - A^-1 * Nab.(p)        U = A_inv * H - A_inv * fvc::grad(p);         // 更新通量phi        phi = fvc::interpolate(U) & mesh.Sf();         // 更新范围上的压力场与速率场        U.correctBoundaryConditions();        p.correctBoundaryConditions();         // 更新旧压力场        p_old = p;         // 将得回的物理场写入到文献中        runTime.write();    }     // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //    Info << nl << runTime.printExecutionTime(Info);    Info << "End\n" << endl;     return 0;} 

诳骗wmake编译圭臬，确保编译经由中莫得诞妄信息，如下图所示。

图片

2.3 测试案例

案例领受2D计较模子，长度0.5 m，宽0.1 m，进口流速1 m/s，出口静压0 Pa，其他范围为无滑移壁面。案例的准备与旧例案例基本同样，这里仅需要在fvSolution中添加圭臬中所需的要津字。

system/fvSolution文献

FoamFile{    version     2.0;    format      ascii;    class       dictionary;    location    "system";    object      fvSolution;}// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //solvers{    p    {        solver          PCG;        preconditioner  DIC;        tolerance       1e-06;        relTol          0;    }     pFinal    {        $p;        relTol          0;    }     U    {        solver          smoothSolver;        smoother        symGaussSeidel;        tolerance       1e-04;        relTol          0;    }} // 亚粗俗因子alpha 0.01;// 界说参考压力的网格编号pRefCell 99;// 参考压力值pRefValue 0; 

计较恶果如下图所示。

图片

（本文已矣）

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