OpenFOAM——绕流振动

OpenFOAM——绕流振动的完整攻略

本文将为您提供OpenFOAM——绕流振动的完整攻略，包括模型建立、网格划分、求解器设置、后处理等内容，以及两个示例说明。

模型建立

绕流振动是一种流体力学现象，通常发生在圆柱、球体等物体周围的流场中。为了研究绕流振动，我们需要建立一个模型，包括物体的几何形状、流场的边界条件等。

示例：

/* 圆柱模型 */
FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    object      blockMeshDict;
}

convertToMeters 1;

vertices
(
    (0 0 0)
    (0 0 1)
    (0.5 0 1)
    (1 0 1)
    (1 0 0)
    (1 0 -1)
    (0.5 0 -1)
    (0 0 -1)
);

blocks
(
    hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (20 10 10) simpleGrading (1 1 1)
);

edges
(
);

boundary
(
    inlet
    {
        type patch;
        faces
        (
            (0 7 4 3)
        );
    }

    outlet
    {
        type patch;
        faces
        (
            (1 2 6 5)
        );
    }

    cylinder
    {
        type wall;
        faces
        (
            (0 3 2 1)
            (1 2 6 5)
            (5 6 7 4)
            (4 7 3 0)
        );
    }
);

mergePatchPairs
(
);

网格划分

为了对模型进行数值求解，我们需要将模型划分为网格。网格划分的质量和精度对数值求解的结果有很大影响，因此需要选择合适的网格划分方法和参数。

示例：

/* 网格划分 */
blockMesh

求解器设置

为了求解绕流振动问题，我们需要选择合适的求解器，并设置求解器的参数。OpenFOAM提供了多种求解器，包括pisoFoam、simpleFoam、icoFoam等。

示例：

/* 求解器设置 */
solver
{
    solverName  pisoFoam;
    startFrom   startTime;
    startTime   0;
    endTime     100;
    deltaT      0.001;
    writeControl    timeStep;
    writeInterval   100;
    purgeWrite      0;
    writeFormat     ascii;
    writePrecision  6;
    writeCompression    off;
    timeFormat      general;
    timePrecision   6;
    runTimeModifiable   true;
}

后处理

求解器求解完成后，我们需要对求解结果进行后处理，包括可视化、数据分析等。OpenFOAM提供了多种后处理工具，包括paraFoam、gnuplot、Matlab等。

示例：

/* 后处理 */
paraFoam

示例

以下是两个示例，演示了OpenFOAM求解绕流振动问题的过程。

示例1：圆柱绕流振动

假设我们需要研究圆柱绕流振动问题，我们可以使用以下模型和求解器设置：

/* 圆柱模型 */
FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    object      blockMeshDict;
}

convertToMeters 1;

vertices
(
    (0 0 0)
    (0 0 1)
    (0.5 0 1)
    (1 0 1)
    (1 0 0)
    (1 0 -1)
    (0.5 0 -1)
    (0 0 -1)
);

blocks
(
    hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (20 10 10) simpleGrading (1 1 1)
);

edges
(
);

boundary
(
    inlet
    {
        type patch;
        faces
        (
            (0 7 4 3)
        );
    }

    outlet
    {
        type patch;
        faces
        (
            (1 2 6 5)
        );
    }

    cylinder
    {
        type wall;
        faces
        (
            (0 3 2 1)
            (1 2 6 5)
            (5 6 7 4)
            (4 7 3 0)
        );
    }
);

mergePatchPairs
(
);

/* 求解器设置 */
solver
{
    solverName  pisoFoam;
    startFrom   startTime;
    startTime   0;
    endTime     100;
    deltaT      0.001;
    writeControl    timeStep;
    writeInterval   100;
    purgeWrite      0;
    writeFormat     ascii;
    writePrecision  6;
    writeCompression    off;
    timeFormat      general;
    timePrecision   6;
    runTimeModifiable   true;
}

/* 后处理 */
paraFoam

示例2：球体绕流振动

假设我们需要研究球体绕流振动问题，我们可以使用以下模型和求解器设置：

/* 球体模型 */
FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    object      blockMeshDict;
}

convertToMeters 1;

vertices
(
    (0 0 0)
    (0 0 1)
    (0.5 0 1)
    (1 0 1)
    (1 0 0)
    (1 0 -1)
    (0.5 0 -1)
    (0 0 -1)
);

blocks
(
    hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (20 10 10) simpleGrading (1 1 1)
);

edges
(
);

boundary
(
    inlet
    {
        type patch;
        faces
        (
            (0 7 4 3)
        );
    }

    outlet
    {
        type patch;
        faces
        (
            (1 2 6 5)
        );
    }

    sphere
    {
        type wall;
        faces
        (
            (0 3 2 1)
            (1 2 6 5)
            (5 6 7 4)
            (4 7 3 0)
        );
    }
);

mergePatchPairs
(
);

/* 求解器设置 */
solver
{
    solverName  pisoFoam;
    startFrom   startTime;
    startTime   0;
    endTime     100;
    deltaT      0.001;
    writeControl    timeStep;
    writeInterval   100;
    purgeWrite      0;
    writeFormat     ascii;
    writePrecision  6;
    writeCompression    off;
    timeFormat      general;
    timePrecision   6;
    runTimeModifiable   true;
}

/* 后处理 */
paraFoam

结论

OpenFOAM是一种常用的CFD软件，可以用于模拟和求解各种流体力学问题。掌握OpenFOAM的模型建立、网格划分、求解器设置、后处理等技术，可以提高工作效率和模拟精度。