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3、矩阵支持 lduMatrix类 矢量稀疏矩阵 对角线,上三角和下三角分别存储 lduAddressing类地址索引 1、稀疏矩阵 具有基本的矩阵代数 M+M S*M 低松弛因子 矩阵矢量乘 矩阵结构的识别和求解器的选择 只有对角线 对称性矩阵 非对称性矩阵 2、线性方程求解器 继承于lduMatrix::solver 实施了迭代求解器 ICCG Bi-CG AMG 通过C指针优化 并行化通过lduCoupledInterface类,升级矩阵矢量乘 3、有限体积矩阵 对矢量和张量采用分离求解 储存b 处理边界条件 实施FV相关的操作 H() 4、偏微分方程表达 高层机制 网格代表空间 时间代表进展和迭代 带有单位和边界条件的几何场 微积分类 矩阵支持、储存及吸收处理 线性方程求解器 方法类,转化算子为矩阵 处理方程 方程离散现在能通过算子的复合操作 最终体现为对矩阵的贡献 单位检查,单元离散,网格支持,并行化都在底层完成,与方程看似无关 离散受表控制 如此,其能解决一大类计算力学问题。 5、物理模型 当前的机理足够写出复杂的物理模型 但不方便,如湍流模型等使流动求解器复杂化 模型可实时选择 不是写大通用的湍流问题可执行程序 而是要分装这些模型 1、方程表达 2、物理模型相互作用 数值模拟软件的复杂性多数在于模型与模型的相互作用 如:动量方程和湍流模型 动量方程需要雷诺应力和湍流粘度 湍流方程需要速度场合应力信息 湍流不同,结果不同 还有如非牛顿粘性模型,矩阵的相互作用等 3、模型库 将同一功能性组成库 模型对模型作用=实现共同的接口(标志) 实时选择(模型、离散、求解器选择方面) 4、模型-模型作用 最好避免直接相互作用,使用虚基类代替 有助于简化作用矩阵,分层处理,但要注意有效性 小组未来研讨的计划 湍流实现 动网格,特别是其编程结构 自动网格划分结构(网格划分)、 网格自适应 基础库的C++编程技巧的分析 代数方程组求解技术 算法的优化技术 …细节问题将分步进行研讨 欢迎大家在QQ群上上传自己成果,我们会编辑成电子期刊发布。 开源计算力学软件OpenFOAM讲座 OpenFOAM的结构和能力 南京工业大学城市建设与安全工程学院 OpenFOAM研讨小组 研讨小组QQ群号码:127471850 殷亮 2010.12.18于南京 本讲稿的内容参考了Hrvoje Jasak的演讲内容,版权OpenFOAM研讨小组 ,遵守GPL协议,归可自由的复制和拷贝。 1、OpenFOAM介绍 OpenFOAM:面向对象的计算力学数值模拟库 对偏微分方程算子实施有限体积离散(积分形式) 故最多处理二阶方程(传递方程适用) 使用非结构化网格(但精度与网格相关性较大) 以类封装的形式提供离散和数值算法(最大优点) 有效的进行大规模并行化计算,并且在很多平台可以移植和调试(底层并行化实施) 同时提供: 自动网格运动 网格拓扑改变:体单元的层化,滑动界面(ggi)及其它 拉格朗日粒子追踪及喷射 有限元离散及有限面积离散(ext版本) 工具类库:ODE求解器、热物理属性、CHEMKIN界面 OpenFOAM是什么 1.1、OpenFOAM历史 上世纪90年代掀起的C++及面向对象编程(主要解决软件危机) OpenFOAM与英国帝国大学Gosman?的小组和热流体分部相关联(Spalding、帕坦卡S.V.Patankar的研究相关,PHOENICS与STAR-CD-非结构网格) 初始类来自于Charlie Hill (1993)的博士论文 数值工作来自于1993年Henry Weller和Hrvoje Jasak(两个版本) 1、 OpenFOAM背景 2.开发与应用 OpenFOAM 的PhD项目包括:数值分析、误差估计、网格自适应、RANS、LES湍流模型、自由液面、多相流等等 材料力学:非线性结构分析(如何分量解耦)、接触弹塑性、流固耦合 在Chalmers大学的Diesel喷射模型 瑞士军方应用(水动力) 多所大学贡献:Imperial College: Poly Milano, Chalmers University, University of Zagreb, Croatia, University College Dublin, Kings College London等 在cfd-online上其活跃程度与FLUENT相当 3、版本发展 在2000年,FOAM作为Nabla公司的商业版本 与Fluent公司进行策略合作:为下一代CFD软件进行软件设计( Hrvoje Jasak) 自2002年提供了大学免费版本 满足复杂要求的高端客户 在2004年10月提供公共
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