OpenFOAM (англ. Open Source Field Operation And Manipulation CFD ToolBox)  — открытая интегрируемая платформа для численного моделирования задач механики сплошных сред.

Общая характеристика

OpenFOAM — свободно распространяемый инструментарий вычислительной гидродинамики для операций с полями (скалярными, векторными и тензорными). На сегодня является^{[источник не указан 796 дней]} одним из «законченных» и известных приложений, предназначенных для FVM-вычислений.

Код OpenFOAM, разработан в Великобритании в компании OpenCFD, Limited, и используется многими промышленными предприятиями более 12 лет. Свое название и идеологию построения код берет от предшественника FOAM (Field Operation And Manipulation), который является закрытым и продолжает развиваться параллельно с OpenFOAM. Первоначально, программа предназначалась для прочностных расчетов и в результате многолетнего академического и промышленного развития на сегодняшний момент позволяет решать следующие задачи:

• Прочностные расчеты;
• Гидродинамика ньютоновских и неньютоновских вязких жидкостей как в несжимаемом, так и сжимаемом приближении с учётом конвективного теплообмена и действием сил гравитации. Для моделирования турбулентных течений возможно использование RANS-моделей, LES- и DNS-методов. Возможно решение дозвуковых, околозвуковых и сверхзвуковых задач;
• Задачи теплопроводности в твёрдом теле;
• Многофазные задачи, в том числе с описанием химических реакций компонент потока;
• Задачи, связанные с деформацией расчётной сетки;
• Сопряжённые задачи;
• Некоторые другие задачи, при математической постановке которых требуется решение дифференциальных уравнений в частных производных в условиях сложной геометрии среды;
• Распараллеливание расчёта как в кластерных, так и многопроцессорных системах.

В основе кода лежит набор библиотек, предоставляющих инструменты для решения систем дифференциальных уравнений в частных производных как в пространстве, так и во времени. Рабочим языком кода является ООП C++. В терминах данного языка большинство математических дифференциальных и тензорных операторов в программном коде (до трансляции в исполняемый файл) уравнений может быть представлено в удобочитаемой форме, а метод дискретизации и решения для каждого оператора может быть выбран уже пользователем в процессе расчёта. Таким образом, в коде полностью инкапсулируются и разделяются понятия расчетной сетки (метод дискретизации), дискретизации основных уравнений и методов решения алгебраических уравнений. Например, уравнение сохранения количества движения для ньютоновской несжимаемой жидкости без действия массовых сил:

может быть представлено в виде:

solve
   ( 
       fvm::ddt(rho, U) 
     + fvm::div(rho, U, U) 
     - fvm::laplacian(mu, U) 
       == 
     - fvc::grad(p) 
   );

Вместе с кодом поставляется набор программ-«решателей», в которых реализованы различные математические модели механики сплошных сред.

Связь со стандартами

Пакет OpenFOAM имеет множество утилит, которые позволяют конвертировать сторонние форматы в формат OpenFOAM. Для доступа к утилитам необходимо перейти в папку $FOAM_UTILITIES, это также можно сделать командой util^[1].

Связь с другими Open source-проектами

• SALOME

Ссылки

• Официальный сайт
• Сайт обмена практическим опытом и использования свободного ПО в CAD/CAE
• Computational Fluid Dynamics
• Технологическая платформа программы «Университетский кластер»
• OpenFOAM wiki

Примечания