OpenFOAM

参考资料

OpenFOAM的网站有两个，分别是 https://www.openfoam.com 和 https://openfoam.org ，推荐使用openfoam.org，www.openfoam.com国内打不开。在openfoam.org网站的Download菜单中，可以选择Compiling Sources，其中有OpenFOAM详细的编译介绍，一共分为5步。这里需要注意的是OpenFOAM通过操作系统的包管理器apt安装了一些第三方库，在第1步中有详细介绍需要安装哪些库。在openfoam.org网站的Resources菜单中，C++ Source Guide是程序介绍，Technical Guides是计算流体力学介绍， User Guide是使用说明。在User Guide中，在第2节中介绍了3个例子的使用，调用OpenFOAM已有求解器的可执行程序，在第3节中介绍了基于OpenFOAM开发APP的编译和使用。

编译安装

按照如下操作在FENGSim中编译OpenFOAM。

首先克隆FENGSim。

git clone https://github.com/OpenDigitalTwin-Dev/FENGSim.git

再将CFD克隆到 FENGSim/toolkit 路径下。

cd FENGSim/toolkit
git clone https://github.com/OpenDigitalTwin-Dev/CFD.git

在 FENGSim/toolkit/CFD/openfoam 中有一个install脚本，该脚本是根据网站中Compiling Sources写的，直接运行该脚本可以在Ubuntu24.04下编译OpenFOAM，无需其他操作。
```
cd FENGSim/toolkit/CFD/openfoam
./install
```

OpenFOAM有两个仓库，分别是OpenFOAM-dev和ThirdParty-dev，dev可以换成版本号，例如OpenFOAM-12和ThirdParty-12。需要将OpenFOAM-dev和ThirdParty-dev保存在同一路径下，在OpenFOAM-dev目录下运行的编译命令还会编译ThirdParty-dev目录中的第三方库。OpenFOAM-dev目录下有三个子目录，分别为applications、test、tutorials，test和tutorials里有很多测试例子，例子里主要包括前处理文件， applications里有APP开发的例子，例子里主要包括二次开发的程序。OpenFOAM中使用了wmake编译工具，wmake是用脚本程序开发的，采用wmake又写了脚本程序Allwmake去执行编译，例如在OpenFOAM-dev目录下有Allwmake脚本程序。编译安装完后，为了运行可执行程序或者调用链接库，需要配置环境变量，运行如下命令。

cd FENGSim/toolkit/CFD/openfoam
source OpenFOAM-dev/etc/bashrc
echo $FOAM_INST_DIR

如果要编译APP，在 FENGSim/starter/openfoam/mkdir 中有一个例子，运行如下命令，会发现在当前目录下编译生成了可执行程序Test-mkdir，运行可执行程序，在当前目录下创建了一个test目录。

cd FENGSim/starter/openfoam/mkdir
wmake
./Test-mkdir

算例测试

测试OpenFoam中的求解器，在 FENGSim/toolkit/CFD/openfoam/OpenFOAM-dev/applications/ 路径下有两个目录，分别为modules和solvers。其中modules里是各个求解器模块，见User Guide中第3.5节，求解器模块会编译成链接库，例如 modules/fluid 模块编译后，得到 FENGSim/toolkit/CFD/openfoam/OpenFOAM-dev/platforms/linux64GccDPInt32Opt/lib/libfluid.so 。 solvers里是求解器，通过solvers调用modules里的模块，见User Guide中第3.6节，求解器会编译成可执行程序，例如 solvers/foamRun 编译后，得到 FENGSim/toolkit/CFD/openfoam/OpenFOAM-dev/platforms/linux64GccDPInt32Opt/bin/foamRun 。

在 FENGSim/starter/openfoam/platHole 目录中是一个固体算例，运行如下命令。

cd FENGSim/starter/openfoam/platHole
./Allrun
foamToVTK

这里一定要注意，需要运行环境变量的配置文件。生成的vtk文件在 FENGSim/starter/openfoam/platHole/VTK 目录中，可以用paraview打开，如下图。

前后处理

继续 FENGSim/starter/openfoam/platHole 目录中的固体算例，该目录下有三个子目录，分别为0、constant、system，其中0目录中的文件定义了边界条件，constant目录中的文件定义了物理参数，例如弹性模量和泊松比，system目录中的文件定义了网格剖分、求解器、时间步、离散以及解法器。

运行blockMesh可以进行网格剖分，剖分后的网格数据保存在 platHole/constant/polyMesh 目录中的5个文件，分别为points、faces、owner、neighbour、boundary。和有限元网格有所区别，points是网格所有顶点，faces是网格所有单元面，单元面按照先内部单元面和后边界单元面排序，边界单元面按照几何模型面排序。owner定义了每个单元面归属的单元，如果是内部单元面，除了归属单元，还有相邻单元，相邻单元编号保存在neighbour中，这里需要注意的是neighbour对应了faces中的内部单元面，faces中内部单元面排在边界单元面前面。boundary是所有边界单元面，同一几何模型面上的边界单元面集合是按照faces中单元面编号起始位置以及个数定义。