详解OpenFOAM 4.0

OpenFOAM 4.0是OpenFOAM最新的主要版本，于2016年6月28日发布。它由一个几个人小团开发，他们根据“OpenFOAM贡献者协议”为OpenFOAM基金会工作....



OpenFOAM 4.0是OpenFOAM最新的主要版本，于2016年6月28日发布。它由一个几个人小团开发，他们根据“OpenFOAM贡献者协议”为OpenFOAM基金会工作。这使得基金会能够强制实施免费的开源通用公共许可证（GPL），以保持GPL给予的软件自由。

通过亨利·威勒（创建者和联合创始人）和克里斯·格林斯（联合创始人）的共同努力，CFD Direct是迄今为止OpenFOAM 4.0最大的贡献者。他们贡献了绝大多数新功能，包括后处理、多种边界条件、物理模型，以及多相流和反应流的研发。此外，我们在软件工程的所有其他方面都有所发展，使OpenFOAM成为一个成熟的、现代的环境以用来开发CFD，研究CFD和CFD编程。本文提供OpenFOAM 4.0背后的软件工程的内部信息，这主要是在2016年4月至7月的3个月内完成的。

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1、OpenFOAM的设计

软件设计中包括将问题划分为小的部分，并在各部分之间设置定义好的、可理解的接口。在OpenFOAM 4.0中，设计和实现了新的库，包括刚体动力学，它可以用于并行n自由度（n-DoF）关联体的动力学分析；以及刚体动网格，它可用于具有连接、约束和外力的多关联刚体的动网格。

2、OpenFOAM的重新设计

也许更重要的是，OpenFOAM 4.0重新设计并实现了库，包括有些库的接口需要扩展以满足未来的需求，以及那些接口设计不当的库。重新设计和重写的主要组件包括函数对象，向量代数和矩阵。OpenFOAM 4.0表现出，CFD Direct能够、愿意并致力于贡献必要的重新设计和重新实现，以避免代码的过时，防止维护不可控，并促进社区对软件的贡献。在这方面，CFD Direct是独一无二的。

3、OpenFOAM的开发和维护

由于对代码维护的投入，OpenFOAM 4.0具有更好的一致性，稳健性和性能，自2014年以来未解决的问题（“bugs”）减少了70％。对于4.0版，已将问题跟踪系统重新放置到专用网站http://bugs.openfoam.org。我们继续通过OpenFOAM的公共开发库来管理代码库，添加OpenFOAM 4.x补丁库。同时，我们为v4.0和v3.0的C++源创建了一个专用网站http://cpp.openfoam.org，以便将OpenFOAM的设计传达给那些需要对CFD编程的人。为了标准化和加速代码开发，我们还添加了源代码脚本和模板，比如：foamNewBC，foamNewApp和foamNewFunctionObject。

4、下载OpenFOAM

对于OpenFOAM 4.0，我们重新设计和实施了OpenFOAM基金会网站（http://openfoam.org），转移了100多个现有网页，例如从OpenFOAM发布历史和OpenFOAM下载存档，维护URL重定向等。新颖且现代的网站设计使用户更快速地访问他们使用OpenFOAM以及快速定位资源所需的信息。版本4.0安装包适适用于最近的Ubuntu 16.04 LTS版本，这需要比以前更高级别的安装包验证。因此，我们将OpenFOAM下载迁移到一个专门的已注册和验证的存储库http://dl.openfoam.org，并借此机会指引下载文件，允许用户浏览自2010年以来发布的所有OpenFOAM安装包。

5、OpenFOAM云计算

版本4.0也已通过CFD Direct From the Cloud™在云端发布。 v4.0是一个100％开源的云计算平台，包括了OpenFOAM 4.0并支持多种软件，例如ParaView，Scotch，OpenMPI等，这些都是在Ubuntu 16.04LTS上运行。它作为AWS Marketplace上的产品提供给Amazon Web Services（AWS），并将软件预配置为Amazon Machine Image（AMI）。任何希望使用该软件的人只需要设置并配置为AWS用户，然后在Amazon Elastic Compute Cloud（EC2）上启动AMI实例。

6、OpenFOAM文档

CFD Direct提供了新的功能和工具，使OpenFOAM更易于使用，并作为OpenFOAM培训课程的持续开发的一部分。对于4.0版本，重新设计函数对象导致了一个新的后处理命令行接口（CLI），它大大简化了后处理，提高了功能和可维护性。这个新功能已经记录在OpenFOAM用户指南的新6.2节中。我们还重写和更新了第二章“教程”，第三章“应用程序”，4.4节“数值迭代”，4.5节“求解控制”，4.6节“案例管理”，第5章“网格生成和转换”以及第6章“后处理”。我们还创建了OpenFOAM v3用户指南的存档。

7、OpenFOAM培训

在OpenFOAM 4.0中改进了其使用性，从而提高了CFD设置效率。我们估计，用户可以在OpenFOAM 4.0中设置CFD问题的时间不到2年前所需时间的一半，也就是版本2.x.x的时候。提高OpenFOAM的可用性意味着我们可以在设计CFD解决方案的过程中投入更多的时间，从原型案例开始，然后在小的并且可消化理解的步骤中加强理解以加强新概念。我们相信大多数用户可以从Essential CFD和应用CFD课程中受益匪浅，包括在OpenFOAM第3版之前参加培训的用户。对于那些有编程需求的OpenFOAM用户，我们强烈建议学习Programming CFD课程。请参阅OpenFOAM培训计划，了解即将开课的详细信息。

8、OpenFOAM视频

我们最近在http://cfd.tips创建了一个YouTube频道，以提供有关OpenFOAM 4.0各个方面的简短教学视频。我们期望这将提供一种有效的，新的方式通知用户OpenFOAM中的一些最新的工具。我们发布了第一个关于监控残差的视频，并计划在未来几个月添加更多视频到我们的视频库，涵盖CFD的所有方面：几何和网格划分，流体动力学和建模，数值，数据分析（后处理），和计算机和编程。



9、超越OpenFOAM4.0

在OpenFOAM 4.0发布后，我们立即回到OpenFOAM（OpenFOAM-dev）的开发版本，每天提交新的开发，错误修复，工具和功能。我们与社区的其他开发人员合作，在OpenFOAM-dev中集成动态自适应化学（TDAC）的表格，使得简单案例的速度提高10倍。我们还提供了对wmake的更改，以提高和简化代码编译——这是另一个使OpenFOAM更易于使用的开发。我们希望这些工作将鼓励更多的人使用OpenFOAM-dev加入社区，并且测试代码，报告，讨论和解决问题，并帮助使下一个版本的OpenFOAM更可靠，强大和高效，并更容易使用。

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