本文陋劣时势OpenFOAM中的瞬态与稳态诡计。

当然界和工业应用中，果然总计流动问题都吵嘴稳态的（也称为瞬态或时辰依赖）。非安静的原因可能来自于：流动非安静性、非均衡的启动条款、时辰关系的领域条款、源项、化学反映和有限速率化学、相变、表露或变形的固体、湍流、浮力和传热、不流畅性、多相流、流固耦合、毁灭等。

1 瞬态模拟

在OpenFOAM中进行瞬态模拟，需要进行以下征战：

弃取时辰步。时辰步的弃取必须约略措置与时辰联系的问题特征并保捏求解器的安静性。弃取时辰闹翻体式。征阵线性求解器的残差（都备残差和/或相对残差）。监视CFL数。监视求解的安静性和有界性。监控感酷好物理量。指定诡计恶果的保存频率，需要贵重的是瞬态诡计会生成多数数据。指定诡计的实当前辰。在controlDict字典中，需要征战运行时参数和联系如何运行算例的旧例证实（举例时辰步长和最大CFL数目）在fvSchemes字典中，需要征战时辰闹翻有缱绻。在fvSolution字典中，需要征阵线性求解器。若使用了PISO或PIMPLE步调，还需要在fvSolution字典中征战使用的速率-压力耦合步调的蜕变次数。不错在controlDict辞书中征战functionObjects。在运行模拟时，使用functionObjects进行采样及数据处理1.2 fvSchemes征战

瞬态模拟需要在fvSchemes字典文献中指定ddtSchemes要害字。如下所示的字典文献示例：

ddtSchemes{    default backward;}gradSchemes{    default  Gauss linear;    grad(p)         Gauss linear;}divSchemes{    default  none;    div(phi，U)      Gauss linear;}laplacianSchemes{    default Gauss linear orthogonal;}interpolationSchemes{    default linear;}snGradSchemes{    default orthogonal;}

如斯示例中指定的ddtSchemes为backward步调，此步调为二阶精度算法，诡计经由中存在回荡。

1.3 时辰参数征战

瞬态模拟中与时辰关系的参数需要在controlDict字典文献中进行指定。如下示例：

startFrom       latestTime;// 指定时候为0 sstartTime       0;stopAt          endTime;// 指定间隔时候为10 sendTime         10;// 指定时辰步长0.0001 sdeltaT          0.0001;writeControl    runTime;// 指定文献写入间隔0.1 swriteInterval   0.1;// 保捏算例旅途不变purgeWrite      0;// 文献保存体式为asciiwriteFormat     ascii;writePrecision  8;writeCompression off;timeFormat      general;timePrecision   6;runTimeModifiable  yes;// 征战时辰步长可诊治，仅用于PIMPLEadjustTimeStep   yes;// 征战最大库朗数2.0maxCo            2.0;// 指定最大时辰步长0.001 smaxDeltaT        0.001;

1.4 线性算法征战

瞬态诡计中在字典fvSolution中指定线性方程求解算法。如底下的字典示例：

solvers{    p    {        solver           PCG;        preconditioner   DIC;        tolerance        1e-06;        relTol           0;    }    pFinal    {        $p;        relTol    0;    }    “U.*”    {        solver           smoothSolver;        smoother         symGaussSeidel;        tolerance        1e-08;        relTol           0;    }} // 需要界说子字典PISO或PIMPLE，取决于采选的求解器PIMPLE{    // 征战此参数为1时等同于PISO算法    // 增大此参数有助于造就安静性    // 大时辰步长诡计时刻薄增大此参数    nOuterCorrectors 1;    // 若使用大的时辰步长导致CFL数纷乱于1    // 刻薄征战nCorrectors大于3    // 此参数至少为1，增大此参数会增大诡计量    nCorrectors    2;    nNonOrthogonalCorrectors    1;}

1.5 时辰步长

在运行瞬态仿真时必须弃取合适的时辰步长，这么才略捕捉与时辰联系的物理特征并保证求解器经由安静。

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在进行瞬态模拟时，浓烈刻薄监测感酷好的物理量。这些物理量可能是随时辰波动的， 浙江潇潇五金工具有限公司名义其具随机辰依赖性。

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2 稳态模拟

稳态模拟是对实践宇宙的极大简化。稳态模拟是CFDer使用的一种手段， 首页-达西艾颜料有限公司缱绻是快速赢得恶果。不外需要切记的是，固原市静旺锁具有限公司工程中遭受的绝大多数流动问题都吵嘴稳态的。稳态模拟的最大上风在于它们需要的诡计资源较少，更容易进行后处理和时辰分析。

要进行稳态诡计，需要采选合适的求解器和正确的闹翻体式。由于稳态模拟不求解时辰导数，因此在诡计经由中不需要征战时辰步长，然而需要告诉OpenFOAM但愿履行些许次迭代诡计，还不错在fvSolution字典文献的SIMPLE子字典中征战残差甩手(residualControl)参数。若是莫得征战残差甩手参数，冷柜OpenFOAM将一直运行直到达到最大迭代次数(endTime)。

2.1 OpenFOAM中稳态模拟

在OpenFOAM中进行稳态模拟，需要进行底下的征战：

首页-发慧壁纸有限公司在controlDict字典中，需要征战运行时参数和联系如何运行算例的一般教导(举例要履行的迭代次数)征战数据保存的频率在fvSchemes字典中，需要征战时辰闹翻化有缱绻，关于安静的模拟，它必须是steadyState在fvSolution字典中征阵线性求解器、亚残害因子及残差甩手需要在fvSolution字典中征战速率-压力耦合步调的蜕变次数(举例SIMPLEC或SIMPLEC)不错在controlDict字典中征战functionObjects，用于在模拟运行时进行采样、探伤和数据处理2.2 fvSchemes字典

在稳态模拟时，需要在fvSchemes文献中指定时辰项闹翻步调为steadyState。如底下的字典示例：

// 指定ddtSchemes为steadyState// 示意聘任稳态诡计ddtSchemes{    default steadyState;}gradSchemes{    default  Gauss linear;    grad(p)         Gauss linear;}divSchemes{    default  none;    // 稳态诡计常常弃取bounded Gauss linear    div(phi，U)     bounded Gauss linear;}laplacianSchemes{    default Gauss linear orthogonal;}interpolationSchemes{    default linear;}snGradSchemes{    default orthogonal;}

2.3 controlDict字典

除了需要在fvSchemes字典中征战闹翻步调外，稳态求解还需要在controlDict字典中指定迭代参数。如底下的字典示例，贵重在稳态诡计时controlDict字典中征战的时辰并非真正的时辰。

startFrom       latestTime;// 从0步动手startTime       0;stopAt          endTime;// 迭代诡计10000次endTime         10000;// deltaT征战为1deltaT          1;writeControl    runTime;// 间隔100次迭代保存一次恶果文献writeInterval   100;// 保留最近的10个恶果数据purgeWrite      10;writeFormat     ascii;writePrecision  8;writeCompression off;timeFormat      general;timePrecision   6;runTimeModifiable  yes;

2.4 fvSolution字典

fvSolution字典指定如何求解每个闹翻化的线性方程组。如下字典示例：

solvers{    p    {        solver           PCG;        preconditioner   DIC;        tolerance        1e-06;        relTol           0;    }    U    {        solver           smoothSolver;        smoother         symGaussSeidel;        tolerance        1e-08;        relTol           0;    }} SIMPLE{    // 加多此参数值能造就安静性，但会增大诡计量    nNonOrthogonalCorrectors    2;    // 征战残差甩手    residualControl    {        p    1e-4;        U    1e-4;    }}// 征战亚残害因子relaxationFactors{    fields    {        p 0.3;    }    equations    {        U 0.7;    }}

2.5 亚残害因子

亚残害因子（under relaxation factor，URF）用于甩手物理变量在迭代经由中的变化量：

期骗SIMPLE步调求解稳态问题常常会使用到亚残害因子，底下是在SIMPLE及SIMPLEC步调中常用的亚残害因子组合：

// SIMPLE步调p            0.3;U            0.7;k            0.7;omega        0.7;// SIMPLEC步调p            1;   U            0.9;k            0.9;omega        0.9;

凭证所触及的物理模子，可能需要添加更多的欠残害因子。在骨子应用经由中，弃取合适的URF需要教会和一些试错性的使命。骨子上弃取URF终点于弃取了正确的时辰步长。有些时候稳态模拟会因为作假地弃取URF而出现诡计发散。

URF的取值领域为0~1，越接近于1拘谨速率越快，但诡计也更容易不安静；反之URF越接近0拘谨速率越慢，但诡计越安静。URF的最好弃取是充足小以保证诡计安静，充足大以加速迭代经由。

URF不错为隐式：

也不错为显式：

也不错将URF与CFL数合在一都使用：

小的CFL数等效于小的亚残害因子冷柜。

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