【实验课1】 OpenFOAM初印象

从数学的角度看，OpenFOAM其实只做了一件事——求偏微分方程（组）的数值解。...



大家好！我是每周五OpenFOAM版块的作者BH，很荣幸地在CFD小学这个平台上分享自己的学习体会。您也许知道OpenFOAM或者您会马上去搜索引擎里科普一下。这是一个开源的计算流体动力学的工具箱，正如它的名字“开放的场操作与处理”，OpenFOAM不仅在计算流体力学中有强大的应用背景，而且在其它连续的、或近似连续的”场“中也有广泛的用途，如固体的应力模拟、电磁场、分子动力学和金融领域的Black-Scholes定价模型等。

从数学的角度看，OpenFOAM其实只做了一件事——求偏微分方程（组）的数值解。大家知道，流体力学中涉及到许许多多的方程，但是在低速流动中它们具有统一的形式，如：


，

也就是我们常说的对流扩散方程。如何解这类方程（组）已经成为一个专门的研究领域，其中涉及到的重要问题有空间的离散、时间的离散、方程的离散等。这些问题内容非常繁多而复杂往往不易弄明白，幸运的是OpenFOAM已经把这些常规的问题一并处理并写成相应的库或头文件，这给流体力学的研究者提供了一个非常好的样板，方便人们在各自感兴趣的内容上下功夫。然而，对于我们初学者来说，搞清楚OpenFOAM的整体架构，是使用OpenFOAM进行流场数值模拟的应用和深入研究计算流的前提条件。

因此，本次课的内容是简单地探究OpenFOAM的“套路”。

一、编译的套路

（此处引自苏军伟博客http://blog.sina.com.cn/s/blog_5fdfa7e60100dciw.html）

OpenFOAM用的编译器是gcc，他并不是直接运用该编译器，而是将该编译器进行了包装，也就是wmake。OpenFOAM中的头文件通常为 H结尾，而代码文件是以C为扩展名，应当注意，这里的C为大写的，如果写成小写，wmake会出现编译错误，尽管你编写的代码没有错误。

运用wmake编译程序，程序所在的文件夹结构必须为如下形式

|—newApp

|—newApp.C

|—otherHeader.H

|—Make

|—files

|—options

Make所在的文件夹中放有主程序，和在主程序用到的所有头文件，这里面的代码文件和头文件名字任意。Make文件夹里面有两个文件files和options，这两个文件的名字不能改变。

files文件主要干两件事

（1）指定哪些文件需要编译，这里的文件是代码文件，也就是.C文件，而不包括.H文件

（2）指定你要编译的类型，是编译成库，还是编译成可执行文件，以及编译成的库文件或者可执行文件的名字。

options文件也是干两件事

（1）指定编译的头文件所在的目录，如果说所用的头文件在当前文件夹或者标准C++的头文件，无需指定。

（2）指定编译当前程序所用到的库。

示例：OpenFOAM版的”Hello world”

第1步：建立一个目录，用于编译当前的Hello world程序

下面为当根目录建立一个hello的文件夹，并进入hello文件夹。

cd

mkdir hello //建立文件夹，名为hello

cd hello

第2步: 建立Make文件夹，并进入Make建立files和options文件

mkdir Make

cd Make

touch files //创建files文件

touch options //创建options文件

cd ..

第3步：建立程序文件hello.C, 打开hello.C进行编程序

touch hello.C //创建hello.C

kate hello.C //打开hello.C

输入如下代码

#include"iostream"

using namespace std ;

int main ()

{

cout

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