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2024年4月16日发(作者：网站程序源代码)
采用OpenFOAM自带求解器计算算例
——网格生成&边界条件
自己的公众号：
一介UDFer
，不定期更新个人Fluent+UDF和
OpenFOAM学习经验，交流学习。
说明：此处的应用只限于使用OpenFOAM自带的求解器计算自己想计算的
case，对求解的离散格式，求解方法，湍流模型，燃烧模型等均未做修改。
1 OpenFOAM的case结构
OpenFOAM（OF）和fluent有很大的区别，OF完全是靠代码设置，fluent有
很好的用户界面，通过下拉菜单选择。OF自带了很多求解器，这些求解器适用
于固定的工况，比如说物理模型的几何结构及边界条件，方程的离散方式及求解
方式等。以XiFoam（OF中的预混燃烧求解器）为例，OpenFOAM计算的case
构架如下：
1.1 System文件夹：
controlDict文件：对时间步、输入输出时间、场数据读取和写入进行控制
fvSchemes文件：指定有限体积法的离散格式
fvSolution文件：指定方程组矩阵求解器、残差以及其他算法控制
1.2 constant文件夹：
存在网格文件（ployMesh文件夹下）
湍流模型选择字典文件、流动特性参数、流体热物理性参数，化学反应相关
参数，重力等
1.3 0文件夹：
存放初始条件字典文件（速度、压力、温度，其他与流动或者燃烧相关的参
数初始值）
2 生成网格
如果使用OF自带的求解器计算自己想要计算的case，第一步是生成相应的
网格文件。
采用代码画网格，费时间，并且对于几何结构比较复杂的几何结构也不适合，
所以可以采用专业的网格生成软件画网格，然后转化为OpenFOAM网格文件。
将自己画好的网格（此处指 *.mesh文件），采用命令fluentMeshToFoam转化成
OF网格。命令详细介绍参考//FluentMeshToFoam；
这里我常用的是fluentMeshToFoam +空格+网格文件名字+空格+-scale+空格
+0.001。如下：fluentMeshToFoam –scale 0.001；意思是将
这个网格文件转化成OF网格，并将网格尺寸改为mm（我画网格时
通常采用m为单位）。
3 设置边界条件
3.1检查边界类型
检查转化后的边界条件是否是自己所需要的边界条件（在case文件下下的
constant/ polymesh/ boundary文件）。
OpenFOAM中基本的边界类型如下：
这几类是定义在polymesh文件夹下boundary文件中的，比如我们定义的入
口和出口等，type类型为patch，这一部分通常是由fluentMeshToFoam自动生成
的，我们做计算之前需要做一下检查。声明：需要注意的是，这些种类只是声明
边界类型的，和边界条件还有很大的差异，边界条件是要定义具体的值（固定的
值、固定的梯度或者其他）。
常用的有：
Patch:出口和入口类型采用该类型。
Wall：各种壁面壁面。
Empty:用在2D计算，OpenFOAM没有2D和3D之分，计算2D是将第三
维度设成empty。
实际代码中如下：
代码中outlet，inlet，lowerWall是画网格是给边界起的名字，type 定义的是
边界的类型，type的下两行是该边界的区域。
3.2 修改0文件夹下的初始各个文件下的边界条件
说明：此处的边界条件和boundary文件下的边界不一样，boundary文件下
的边界类型只是定义了边界的类型，并没有对边界处的参数值进行定义，边界处
的参数值定义均在0文件夹下各个相应的文件中定义。
将0文件夹下的所有自带的初始条件文件中的边界类型调整成和boundary
中一样的类型，并且赋予其相应的边界值。
3 问题
这里边最大的问题是OpenFOAM的边界条件都是怎么定义的，相应的代码
是什么？需要赋予什么样的值？比如说，速度入口处的速度为5m/s，怎么按照
OF的准则用代码实现。
另外，定义边界处的温度，压力，速度标量比较容易实现。但是OF定义边
界条件时，需要将所有将0文件夹下的所有相应的参量在边界处的值都给出定义
方式。比如说在边界处还要定义层流火焰速度、进程变量、褶皱因子等这些参数，
还没找到相应的边界条件代码。
4 边界条件总结
再次声明：上边的boundary只是声明边界类型，在case文件下下的constant/
polymesh/ boundary文件中声明。此处是在0文件夹下相应参数字典文件中定
义边界条件（定义具体参数在边界处的值）。
这里我们总结一下OpenFOAM中的边界条件类型和每种类型所需要定义的
量。每一个边界类型对应的边界条件又分为两组：基本的和衍生的（basic and
derived），衍生的是由basic中的推导而来。
4.1 Basic组:
基本组的分类如下图
常用的fixedValue, fixedGradient, zaroGradient比较常用。比如说壁面处的温
度和速度入口的速度设成fixedValue，壁面处的速度设成zeroGradient。在
Variables那一列中，zeroGradient和caculated是空的，意思就是不需要给这种边
界设定值，其他的几种都需要给定相应的值，如下：
4.2 Derived组:
4.2.1 Derived boundary condition base on fixedvalue boundary condition
4.2.2 Derived boundary condition base on
fixedGradient/zeroGradient boundary condition
4.2.3 Derived boundary condition base on mixed boundary condition
4.2.4 Another derived boundary condition
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