【摘要】：湍流是流體力學(xué)的經(jīng)典難題,具有巨大的理論和應(yīng)用背景。湍流研究呼喚新的思維,湍流新理論的構(gòu)建和深入探討日益需要借助于計(jì)算機(jī)模擬,但從頭編程工作量巨大,如何依托已有程序框架開(kāi)展新流動(dòng)理論的數(shù)值模擬是本論文的出發(fā)點(diǎn)。目前,各種計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件都是圍繞對(duì)流-擴(kuò)散的經(jīng)典流動(dòng)理論框架設(shè)計(jì)的,只能進(jìn)行系數(shù)、源項(xiàng)的簡(jiǎn)單擴(kuò)展,不方便用于流動(dòng)新理論的研究。本論文利用著名的開(kāi)源CFD軟件OpenFOAM、提取其核心流動(dòng)分析模塊,以期將提取的核心代碼作為流動(dòng)新理論數(shù)值研究的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展和多次版本更迭,OpenFOAM軟件已經(jīng)具有強(qiáng)大功能、同時(shí)代碼也變得十分龐大。本文針對(duì)該軟件開(kāi)展了以下研究:(1)確定OpenFOAM流動(dòng)分析的三個(gè)主要求解器,以求解器為線索,分析出其CFD核心模塊的結(jié)構(gòu)框架圖。(2)利用OpenFOAM自帶的wmake編譯器和庫(kù)之間的邏輯,提取出完整的CFD核心代碼,實(shí)現(xiàn)其獨(dú)立編譯,并與原始代碼庫(kù)進(jìn)行了比較分析。(3)通過(guò)3個(gè)算例來(lái)驗(yàn)證所提取核心代碼的有效性和正確性。本論文提取的CFD核心代碼具有簡(jiǎn)潔性和可擴(kuò)展性,將用于新流動(dòng)理論的數(shù)值模擬,推動(dòng)湍流這一困難問(wèn)題的研究。
【圖文】：

每周進(jìn)行代碼更新，最后一種是 OpenFOAM-Extened，由分別維護(hù)。相對(duì)于其他兩個(gè)版本，穩(wěn)定版本對(duì)一些主要的算法、邊數(shù)對(duì)象的代碼編譯進(jìn)行優(yōu)化，這些優(yōu)化使得 OpenFOAM-6 對(duì)可用性所提高。主要從軟件和運(yùn)行兩個(gè)框架分別介紹 OpenFOAM，作為一個(gè)開(kāi)件，主要包括前處理，求解器，后處理三個(gè)軟件，如圖 1.1 所示。Op處理包括計(jì)算模型的網(wǎng)格劃分，初始條件和邊界條件的設(shè)置，物性參控制方程和離散方程的設(shè)置和離散方程的求解設(shè)置等。前處理中網(wǎng)使用 OpenFOAM 自帶的工具，比如 blockMesh、snapplyHexMesh 等用第三方軟件，比如 Gambit、ICEM 等軟件。求解器是 OpenFOAM 的每個(gè)求解器都可以求解不同的流體情況，如不可壓縮類型求解器類器類、應(yīng)力分析求解器類等。OpenFOAM 后處理主要是對(duì)計(jì)算所得據(jù)進(jìn)行可視化，可以使用自帶 Paraview[7]后處理軟件，為用戶清晰呈圖、矢量圖、流線圖以及動(dòng)態(tài)圖等，也可以將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入其他后比如 Tecplot、GMV、Ensight 等。

第 1 章 緒論位于 constant 中的 polyMesh。接著讀取場(chǎng)值，在讀取初始場(chǎng)值大小在“0”文件夾中進(jìn)行設(shè)置。進(jìn)入時(shí)間循環(huán)，選擇物理模型，，本文研究的模型為輸運(yùn)模型（transportProperties），在 constant 文件夾中定義。接著求解控制方程并輸出計(jì)算結(jié)果，最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果收斂行判斷是否完成計(jì)算，收斂在 system 文件中的fvsolution 文件中設(shè)置。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O35;TP319

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本文編號(hào)：2606877