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1、OpenFOAM 常用类的一些总结OpenFOAM 中有许多类，每个类的功能都很强大，这也使它面向对象设计得以实现。对于程序，最常用到的，也是最底层的就是数据，在 OpenFOAM 中引入了三类基础数据类型：标量 scalar, 向量 vector, 张量 tensor.这三个中数据类型，也是 FOAM 中最基础的三个类。(还有一个比较重要的就是 bool 和 label，前者就是是非型，及对错型，只不过是更扩展一些，后者是标签型数据，相当于 c 中的整型。关于更多的其它数据类型可以参看目录.srcOpenFOAMprimitives 里面)在上述数据类的基础上，增加场（field）的概念，就
2、引入了标量场 scalarField, 向量场vectorField, 张量场 tensorField。 实际上这三个类又是 field 类的 typedef，如 typedef field saclarField。这些场类中都有对应的成员函数进行加减乘除运算，还有复杂的点积叉积等。说到这 field class,其实他就像是一个数据存放的区域一样，存放上 scalar，那它成了标量场 scalarField。这些类中可以有接口实现数据的计算。从 field 类中又派生出了 FieldField类，这个就是说场中场类，其实这个主要用于边界条件类的一个基类。因为边界条件算是网格类场中的一个特殊的
3、场，后面会介绍。比 field 类高一点的就是几何场类 GeometricField class，其相比 field class 多了纪录场位置的相关信息。说到这里请大家注意他和 polyMesh class 的区别，后者只是纪录网格的结构，如点的位置、面的组成、体的组成等等，polyMesh class 中对应有pointMesh，surfaceMesh， volMesh 等类，从字面上很容易理解其处理和记录网格点、网格面、网格体等信息。而 GeometricField 类，其则是记录了在什么样的网格上有量 a 的相关信息或数据。它包括了内部区域、边界区域（GeometricBoundary
4、Field class）、网格、尺度单位、计算的先前时间阶的值等。在该类中有常用的三种（实际上还有其他的许多，可以参看OpenFOAM 网上说明）：volScalarField 体标量场， volVectorField 体向量场，volTensorField 体张量场。这里说的场与 field 有所不同，这里指的是网格区域上所对应的数据信息。上述的 vol就是指 ployMesh 中的 volMesh，如 volscalarField 类来说：见下例volScalarField p(IOobject(p, runTime.timeName(),mesh,IOobject:MUST_READ,I
5、Oobject:AUTO_WRITE),mesh);看过老苏博客的朋友肯定都知道这是什么意思，这是读入标量压力场文件，把压力值存储到网格体中心。为加深对 GeometricField 类的理解，贴张 PG 中的图片：OpenFOAM 中有许多类，每个类的功能都很强大，这也使它面向对象设计得以实现。对于程序，最常用到的，也是最底层的就是数据，在 OpenFOAM 中引入了三类基础数据类型：标量 scalar, 向量 vector, 张量 tensor.这三个中数据类型，也是 FOAM 中最基础的三个类。(还有一个比较重要的就是 bool 和 label，前者就是是非型，及对错型，只不过是更扩展一
6、些，后者是标签型数据，相当于 c 中的整型。关于更多的其它数据类型可以参看目录.srcOpenFOAMprimitives 里面)在上述数据类的基础上，增加场（field）的概念，就引入了标量场 scalarField, 向量场vectorField, 张量场 tensorField.实际上这三个类又是 field 类的 typedef，如 typedef field saclarField。这些场类中都有对应的成员函数进行加减乘除运算，还有复杂的点积叉积等。说到这 field class,其实他就像是一个数据存放的区域一样，存放上scalar，那它成了标量场 scalarField。这些类中
7、可以有接口实现数据的计算。从 field 类中又派生出了 FieldField 类，这个就是说场中场类，其实这个主要用于边界条件类的一个基类。因为边界条件算是网格类场中的一个特殊的场，后面会介绍。比 field 类高一点的就是几何场类 GeometricField class，其相比 field class 多了纪录场位置的相关信息。说到这里请大家注意他和 polyMesh class 的区别，后者只是纪录网格的结构，如点的位置、面的组成、体的组成等等，polyMesh class 中对应有pointMesh,surfaceMesh,volMesh 等类，从字面上很容易理解其处理和记录网格点、
8、网格面、网格体等信息。而 GeometricField 类，其则是记录了在什么样的网格上有量 a 的相关信息或数据。它包括了内部区域、边界区域（GeometricBoundaryField class）、网格、尺度单位、计算的先前时间阶的值等。在该类中有常用的三种（实际上还有其他的许多，可以参看OpenFOAM 网上说明）:volScalarField 体标量场,volVectorField 体向量场，volTensorField体张量场。这里说的场与 field 有所不同，这里指的是网格区域上所对应的数据信息。上述的vol 就是指 ployMesh 中的 volMesh，如 volscala
9、rField 类来说：见下例volScalarField p(IOobject(p,runTime.timeName(),mesh,IOobject:MUST_READ, IOobject:AUTO_WRITE),mesh);看过老苏博客的朋友肯定都知道这是什么意思，这是读入标量压力场文件，把压力值存储到网格体中心。为加深对 GeometricField 类的理解，贴张 PG 中的图片：除了体的向量标量张量场外，还有面标量场 surfaceScalarField、面向量场surfaceVectorField、面张量场 surfaceTensorField。看下面的例子：surfaceScala
10、rField phi(IOobject( phi,runTime.timeName(),mesh),fvc:interpolate(alpha)*phia+ fvc:interpolate(beta)*phib);这里的 phi 既是一个面向量场对象，他用来是纪录单元体面上流过的通量值。除了常用到的标量向量张量的几何场外，还有一些特殊量的场：surfaceSymmTensor 面对称张量几何场、体球面张量场等等。几何场里面还有一个比较重要的类就是GeometricBoundaryField，用来专门对边界进行处理的一个类。如果说数据场类是处理数据的基础，那么时间类则是控制计算步进必不可少的一部
11、分。Time class 在进行瞬态计算，用它跟踪时间阶，并使时间按一定步长或者变步长累加，及输出计算参数，计算时间等。见下例：（相关说明见老苏博客：OpenFOAMsolverincompressibleicoFoam 的说明）Info fvVectorMatrix，其他的还有标量、张量等。其他关于上述程序的说明参看老苏博客。再看如下例子：fvMatrixScalar rhoEq( fvm:ddt(rho)+fvc:div(phi);/此处是一个关于质量守恒方程的求解，对于 phi 为密度与速度的积，而此时采用 fvc 即表示速度通量在方程中作为已知量，出现在方程的 b 项中，它是计算前一时
12、间阶的值。说了一些常用的类，下面介绍一些比较基础底层的类：IOdictionary，argList，IOobject，IOdictionary 类是继承于 regIOobject 类和 dictionary 类，其主要作于是读入和写入数据。如读取 PISO 控制参数，或读入 transportProperties 参数等等。它派生出许多类：1. basicThermo(用于基本热力学参数读取和计算)2. LESModel（大涡模拟模型控制参数）3. RASModel （RAS 模型控制参数）4. fvSchemes （离散格式参数）5. motionSolver （动网格控制参数）6. rad
13、iationModel （辐射模型控制参数）7. solution （求解方程控制参数）8. SRFModel （SRF 模型控制参数）9. tolerances （方程残差控制）10. transportModel （输运模型参数）见下例：IOdictionary transportProperties /在 transportProperties 字典中读入参数( IOobject(transportProperties,runTime.constant(),mesh,IOobject:MUST_READ,IOobject:NO_WRITE);IOobject 类：读入写入数据，他与 IO
14、dictionary 不同之处在于后者是读取一个文件中的一个字典“”之内的数据，而 IOobject 则是读入整个文件，如读入压力场，速度场等，并且有读入写出的控制参数，见上例中的“MUST_READ，NO_WRITE”等等。（老苏博客中有详细介绍，在此不多说了）argList 类：读入外部命令参数的一个类，如在命令窗口键入 icoFoam -case ,则对目录 dir 执行 icoFoam 计算，其参数有：-case 选择一个 case 目录替代当前工作目录；-parallel 指定并行计算参数； -doc 显式该程序文档； -srDoc 在浏览器里显示该程序的源文件； -help 显示改
15、程序的使用方法dimensionSet 类是对基本类型的单位设定，并检查其正确性。tmp 类是管理临时对象的一个类。OpenFOAM 的程序开发初步一.OpenFOAM 应用的类型：使用 OpenFOAM 进行 CAE 模拟的，大致可分为三种类型：1)直接利用 OpenFOAM 的标准的求解器进行模拟，把 OpenFOAM 替代商业软件来使用，OpenFOAM 已基本具有这样的功能和人气，与 Fuent，Star-CD 等相比较，OpenFOAM 显然具有更高的求解效率和灵活性。2)用户自定义求解器，即利用 OpenFOAM 的基本类库，如 finiteVolume，OpenFOAM 库来按照
16、自己的求解流程来编写针对某类应用的求解器。用户需要开发的求解器就是类似于在OpenFOAM 的 applications 中所看到的标准求解器 icoFOAM，simpleFOAM 等。显然这一需求是非常大的，从 OpenFOAM 问世以来，已有很多用户定义了自己的求解器。这类需求的特点是，并不需要特别关心，离散和求解的最底层的知识，如时间项离散，空间项离散等，关注的重点是求解的步骤或者流程。在编程中，通常是顶层的求解流程的开发，在多数情况下可以不编译 OpenFOAM 的 finiteVolume 和 OpenFOAM 库。这种顶层的求解器的开发，是我们以前常常忽略的，或者是以前没有能力做到的。需要指出的是，商业软件中的所谓 udf，user subroutine 和这是不可相比的。3)用户自己定义离散方法等。对于研究离散格式、代数求解器等人来说，更关注
