OpenFOAM-圆柱绕流

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首先进行建模操作，任何建模软件均可，本教程采用ICEM直接建模，模型尺寸如下：

建成的模型如下：

对建好的模型进行网格划分，划分完成的网格如下：

对圆柱的近壁面进行了加密处理，将划分的网格导出为ASCII的.msh格式（注：二进制的.msh格式OpenFOAM是不支持网格转换的）

接下来转入OpenFOAM的操作：

首先新建一个文件夹，名字任取，本教程中我将该文件夹命名为：train

然后进入OpenFOAM的安装目录下查找一个tutorial的文件夹，然后按照：

icoFoam求解是用来求解不可压缩牛顿层流，虽然最后为稳态，但是也可以通过计算瞬态来达到稳态。我们只需要拷贝icoFoam文件夹下的任意一个算例的0文件夹、constant文件夹和system文件夹。这里我们选择cavity算例文件夹下的三个文件夹，将他们拷贝到刚才新建的train文件夹下，然后将刚才导出的网格文件拷贝到train文件夹下，在trian文件夹下打开终端，输入fluentMeshToFoam命令：

然后开始进行转换

转换完成后，constan文件夹下会多出一个polyMesh文件夹

我们打开polyMesh文件夹，对其中的boundary文件进行编辑，将UP和DOWN边界的Type改为symmetry，记得后面一定要跟上分号，否则后面计算会报错

我们查看constant文件夹下的transportproperties文件，此处我们设置运动黏度为0.01m²/s

文件如下：

FoamFile

{

version 2.0;

format ascii;

class dictionary;

location "constant";

object transportProperties;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

nu [0 2 -1 0 0 0 0] 0.01;

// ************************************************************************* //

然后对初始边界条件进行设置，下面转入0文件夹下进行操作：

在0文件夹下我们可以看到U和P两个文件：

边界条件如图所示：

我们设置来流速度为0.1m/s，则接下来修改P文件和U文件

P文件当中的内容如下修改：

FoamFile

{

version 2.0;

format ascii;

class volScalarField;

object p;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions [0 2 -2 0 0 0 0];

internalField uniform 0;

boundaryField

{

INLET

{

type freestreamPressure;

}

OUTLET

{

type freestreamPressure;

}

UP

{

type symmetry;

}

DOWN

{

type symmetry;

}

CYLINDER

{

type zeroGradient;

}

frontAndBackPlanes

{

type empty;

}

}

// ************************************************************************* //

U文件当中的内容如下修改：

FoamFile

{

version 2.0;

format ascii;

class volVectorField;

object U;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions [0 1 -1 0 0 0 0];

internalField uniform (0.1 0 0);

boundaryField

{

INLET

{

type         freestream;

freestreamValue        uniform    (0.1 0 0);

}

OUTLET

{

type         freestream;

freestreamValue        uniform    (0.1 0 0);

}

UP

{

type         symmetry;

}

DOWN

{

type         symmetry;

}

CYLINDER

{

type         fixedValue;

value                    uniform    (0 0 0);

}

frontAndBackPlanes

{

type         empty;

}

}

// ************************************************************************* //

说明一下：

fixedValue

基本格式为：

边界名称

{

type                    fixedValue;

value                    uniform 向量;

}

说明：

该边界无需多说，在边界上的值为固定值，不可变动，只需要写入类似(0,0,0)这样的向量即可。对于不可压缩求解器来说，该种边界是稳定边界。

freestream

基本格式为：

边界名称

{

type                    freestream;

freestreamValue        uniform 向量值;

}

说明：

该边界是一种fixedValue和zeroGradient的混合边界，该边界比起fixedValue边界更加灵活。出流时为zeroGradient边界，入流时则为fixedValue边界。该边界条件广泛应用于外流场的模拟当中。

freestreamPressure

基本格式：

边界名称

{

type                    freestreamPressure;

}

说明：

一般压力边界设置为freestreamPressure，那么对应边界的压力边界就需要设置为freestream。该边界是一种zeroGradient边界，但是在边界需要保证ρ×Sf×freestreamValue（质量流量）的值为常数。（注：Sf是边界单元的面积）

symmetry

基本格式：

边界名称

{

type                     symmetry;

}

说明：

对称边界条件主要用于消除边界对流场计算的影响，可以将此边界想象为一面镜子，来什么反弹什么。

empty

基本格式：

边界名称

{

type                     empty;

}

说明：

该边界主要二维模拟。

我们进入system文件夹下找到controldict文件，我们修改此文件：

文件内容如下：

FoamFile

{

version 2.0;

format ascii;

class dictionary;

location "system";

object controlDict;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

application icoFoam;

startFrom startTime;

startTime 0;

stopAt endTime;

endTime 1000;

deltaT 0.01;

writeControl runTime;

writeInterval 10;

purgeWrite 0;

writeFormat ascii;

writePrecision 6;

writeCompression off;

timeFormat general;

timePrecision 6;

runTimeModifiable true;

// ************************************************************************* //

最后回到train文件夹下，打开终端，输入icoFoam开始计算

等到计算结束

然后可将计算结果导入paraview或者tecplot当中进行后处理

教程到此结束，未尽事宜，可参考视频教程。