08、【算例】openfoam溃坝

7.1 溃坝

官网
目录:$FOAM_TUTORIALS/multiphase/interFoam/laminar/damBreak

7.1.1 介绍

本案例使用interFoam两相算法,基于流体体积分数(VOF)法,每个网格中的相体积分数(alpha)通过求解一个组分运输方程确定。物理属性基于这个相分数通过加权平均计算。
image.png

7.1.2 网格生成

blockMesh

7.1.3 边界条件

最顶端atmosphere边界设置为patch

// 0/U
boundaryField
{
	...
    atmosphere
    {
        type            pressureInletOutletVelocity; // 对所有分量应用zeroGradient条件,当流动为入流时,对边界切向的分量应用fixedValue;
        value           uniform (0 0 0);
    }
    defaultFaces
    {
        type            empty;
    }
}

// 0/p_rgh
boundaryField
{
	...
    atmosphere
    {
        type            totalPressure; // 一种fixedValue条件,利用指定的总压p0和当地速度U计算获得;
        p0              uniform 0;
    }

    defaultFaces
    {
        type            empty;
    }
}

// 0/alpha.water.orig
boundaryField
{
	...
    atmosphere
    {
        type            inletOutlet; // 出流时为zeroGradient,入流时则为fixedValue条件;
        inletValue      uniform 0;
        value           uniform 0;
    }

    defaultFaces
    {
        type            empty;
    }
}
// ************************************************************************* //

所有壁面边界处,压力场采用fixedFluxPressure边界条件,它自动调整压力梯度使边界通量符合速度边界条件

boundaryField
{
    leftWall
    {
        type            fixedFluxPressure; // 
        value           uniform 0;
    }

    rightWall
    {
        type            fixedFluxPressure;
        value           uniform 0;
    }

    lowerWall
    {
        type            fixedFluxPressure;
        value           uniform 0;
    }
}

defaultFaces代表此2维问题的前后面,像往常一样,是empty类型

    defaultFaces
    {
        type            empty;
    }

7.1.4 设置初场

相当于fluent中的patch,patch出一个水域。
boxToCell通过定义一个最小和最大的向量来创建一个盒子区域,在此区域内为水相,water被设置为1.
在执行setFields之前,先备份0目录下的alpha.water.org(备份文件)为alpha.water。因为setFields工具从文件读取场并重新定义这些场,然后把它们重新写入文件,原始文件会被覆盖,所以需要备份。

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  9
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      setFieldsDict;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

defaultFieldValues
(
    volScalarFieldValue alpha.water 0 // 场内默认为空气
);

regions
(
    boxToCell
    {
        box (0 0 -1) (0.1461 0.292 1); // 对应坐标如下
        fieldValues
        (
            volScalarFieldValue alpha.water 1
        );
    }
);
// ************************************************************************* //

image.png
image.png

使用paraFoam -builtin后处理查看

7.1.5 流体特性

constant/transportProperties

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  9
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "constant";
    object      transportProperties;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

phases (water air); // 两相

water
{
    transportModel  Newtonian; // 牛顿流体
    nu              1e-06; // 运动粘度
    rho             1000; // 密度
}

air
{
    transportModel  Newtonian;
    nu              1.48e-05;
    rho             1;
}

sigma            0.07; // 表面张力

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

Newtonian为牛顿流体,CrossPowerLawCoeffs为非牛顿流体。

重力场

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  9
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    format      ascii;
    class       uniformDimensionedVectorField;
    location    "constant";
    object      g;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [0 1 -2 0 0 0 0];
value           (0 -9.81 0);


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

7.1.6 湍流模型

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  9
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "constant";
    object      momentumTransport;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

simulationType  laminar;  // 层流


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

7.1.7 时间步长

设置adjustTimeStep为on,表示自动调整时间步长,并设置最大库郎书和最大相场库郎数为1.
设置writeContral为adjustableRunTime,表示强制调整一时间点正好为输出结果的时间。因为自动调整时间步长之后,如果按照固定时间步长间隔保存结果会比较乱,所以需要强制调整。

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  9
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      controlDict;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

application     interFoam;

startFrom       startTime;

startTime       0;

stopAt          endTime;

endTime         1;

deltaT          0.001;

writeControl    adjustableRunTime; // 重点

writeInterval   0.05;

purgeWrite      0;

writeFormat     binary;

writePrecision  6;

writeCompression off;

timeFormat      general;

timePrecision   6;

runTimeModifiable yes;

adjustTimeStep  yes; // 重点

maxCo           1; // 重点
maxAlphaCo      1; // 重点

maxDeltaT       1;


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

7.1.8 离散求解

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  9
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      fvSchemes;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

ddtSchemes
{
    default         Euler;
}

gradSchemes
{
    default         Gauss linear;
}

divSchemes
{
    div(rhoPhi,U)  Gauss linearUpwind grad(U);
    div(phi,alpha)  Gauss interfaceCompression vanLeer 1;
    div(((rho*nuEff)*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear;
}

laplacianSchemes
{
    default         Gauss linear corrected;
}

interpolationSchemes
{
    default         linear;
}

snGradSchemes
{
    default         corrected;
}


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

7.1.9 矩阵求解

nAlphaSubCycles:a方程中子循环的数目,子循环是一个给定时间步内对一个方程附加求解。可以再不降低时间步长的情况下保证解的稳定性。

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  9
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      fvSolution;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

solvers
{
    "alpha.water.*"
    {
        nAlphaCorr      2;
        nAlphaSubCycles 1;

        MULESCorr       yes;
        nLimiterIter    5;

        solver          smoothSolver;
        smoother        symGaussSeidel;
        tolerance       1e-8;
        relTol          0;
    }

    "pcorr.*"
    {
        solver          PCG;
        preconditioner  DIC;
        tolerance       1e-5;
        relTol          0;
    }

    p_rgh
    {
        solver          PCG;
        preconditioner  DIC;
        tolerance       1e-07;
        relTol          0.05;
    }

    p_rghFinal
    {
        $p_rgh;
        relTol          0;
    }

    U
    {
        solver          smoothSolver;
        smoother        symGaussSeidel;
        tolerance       1e-06;
        relTol          0;
    }
}

PIMPLE
{
    momentumPredictor   no;
    nOuterCorrectors    1;
    nCorrectors         3;
    nNonOrthogonalCorrectors 0;
}

relaxationFactors
{
    equations
    {
        ".*" 1;
    }
}


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

7.1.10 计算

interFoam | tee log

800

7.1.11 并行计算

如果采用并行计算,程序根据system/decomposeParDict求解.
numberOfSubdomains:指定算例分割子区域数量,即处理器数
simpleCoeffs中,应满足x * y = numberOfSubdomains
这个算例使用2个处理器并行计算。

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  9
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      decomposeParDict;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

numberOfSubdomains 2; // 重点

method          simple;

simpleCoeffs
{
    n               (1 2 1); // 重点
}

hierarchicalCoeffs
{
    n               (1 1 1);
    order           xyz;
}

manualCoeffs
{
    dataFile        "";
}

distributed     no;

roots           ( );


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

如果使用4个,我这里使用的虚拟机,会报错,提示核数不够。

分割

decomposePar

image.png
并行计算

mpirun -np 2 interFoam -parallel > log

image.png
查看paraFoam -builtin -case processor0,为一半
800
合并结果

reconstructPar

800
后处理

paraFoam -builtin

800

原文链接:https://www.cnblogs.com/dbai/p/17278927.html

本站文章如无特殊说明,均为本站原创,如若转载,请注明出处:08、【算例】openfoam溃坝 - Python技术站

(0)
上一篇 2023年4月18日
下一篇 2023年4月18日

相关文章

  • 【Visual Leak Detector】配置项 ForceIncludeModules

    说明 使用 VLD 内存泄漏检测工具辅助开发时整理的学习笔记。本篇介绍 VLD 配置文件中配置项 ForceIncludeModules 的使用方法。 同系列文章目录可见 《内存泄漏检测工具》目录 目录 说明 1. 配置文件使用说明 2. 设置需要检测的第三方模块 2.1 测试代码 2.2 ForceIncludeModules 为空时的输出 2.3 For…

    C++ 2023年4月18日
    00
  • 【Visual Leak Detector】源码编译 VLD 库

    说明 使用 VLD 内存泄漏检测工具辅助开发时整理的学习笔记。本篇介绍 VLD 源码的编译。同系列文章目录可见 《内存泄漏检测工具》目录 目录 说明 1. VLD 库的依赖文件 2. 源码编译生成 VLD 库 3. 配置环境变量 4. 使用 VLD 库 1. VLD 库的依赖文件 以 vld2.5.1 版本为例,下载源码 后,源码包中各文件的用途可看本人另一…

    C++ 2023年4月24日
    00
  • 【Visual Leak Detector】配置项 AggregateDuplicates

    说明 使用 VLD 内存泄漏检测工具辅助开发时整理的学习笔记。本篇介绍 VLD 配置文件中配置项 AggregateDuplicates 的使用方法。同系列文章目录可见 《内存泄漏检测工具》目录 目录 说明 1. 配置文件使用说明 2. 设置是否显示重复的泄漏块 2.1 测试代码 2.2 AggregateDuplicates = no 时的输出 2.3 A…

    C++ 2023年4月18日
    00
  • C++基础1: 命名空间

    0. 前言 C++是在C语言基础之上的一门语言, 所以学习C++的第一步是思考C++是如何优化C语言设计中的一些不足, 如作用域, IO , 函数, 指针, 宏等 这些内容同时也是为之后学习C++类和对象打基础, 下面说一下C++是如何优化C语言中的作用域 1. 命名空间 在说明命名空间的概念和如何优化C作用域之前, 首先来看一个例子 如图, 编译器报ran…

    C++ 2023年4月19日
    00
  • 最少步数

    在各种棋中,棋子的走法总是一定的,如中国象棋中马走“日”。有一位小学生就想如果马能有两种走法将增加其趣味性,因此,他规定马既能按“日”走,也能如象一样走“田”字。他的同桌平时喜欢下围棋,知道这件事后觉得很有趣,就想试一试,在一个(100*100)的围棋盘上任选两点A、B,A点放上黑子,B点放上白子,代表两匹马。棋子可以按“日”字走,也可以按“田”字走,俩人一…

    C++ 2023年4月25日
    00
  • 第一部分:介绍 Spdlog 日志库

    什么是 Spdlog 日志库 Spdlog 是一个 C++ 的日志库,它具有高效、易用、跨平台等特点。它可以写入到控制台、文件等输出目标,支持多种日志级别、多线程安全等功能,非常适合在 C++ 项目中使用。 Spdlog 日志库的历史和背景 Spdlog 日志库最初由 Gabi Melman 开发,它最初是为了解决 C++ 中的日志记录问题而创建的。在很长一…

    C++ 2023年4月18日
    00
  • 【Visual Leak Detector】配置项 ReportFile

    说明 使用 VLD 内存泄漏检测工具辅助开发时整理的学习笔记。本篇介绍 VLD 配置文件中配置项 ReportFile 的使用方法。同系列文章目录可见 《内存泄漏检测工具》目录 目录 说明 1. 配置文件使用说明 2. 设置输出文件的路径 2.1 测试代码 2.2 ReportFile 为空时的输出 2.3 ReportFile 指定中文文件名时的输出 2.…

    C++ 2023年4月18日
    00
  • C++ 测试框架 GoogleTest 初学者入门篇 丙

    theme: channing-cyan *以下内容为本人的学习笔记,如需要转载,请声明原文链接 微信公众号「ENG八戒」https://mp.weixin.qq.com/s/RIztusI3uKRnoHVf0sloeg 开发者虽然主要负责工程里的开发任务,但是每个开发完毕的功能都是需要开发者自测通过的,所以经常会听到开发者提起单元测试的话题。那么今天我就带…

    C++ 2023年4月17日
    00
合作推广
合作推广
分享本页
返回顶部