02 OpenFOAM 各版本发布文档（1.6）
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OpenCFD 正式发布开源CFD工具箱OpenFOAM 1.6版本的重大更新。
发布日期：2009年7月28日
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1 主要更新内容
应用模块
新增、更新并展示了多个浮力流、传热及反应流的应用案例；重新实现了多个求解器，以移除
pd并适配湍流模型的最新变更；所有功能均配备了经过精心整理的示例。后处理模块
开发通用后处理、可视化及粒子追踪工具；新增并改进了实时后处理功能对象；增强了表面采样功能；兼容ParaView 3.6.1版本。
湍流模型
开发湍流模型库使求解器同时支持RAS和LES方法，重构壁面函数使其支持逐边界条件应用；新增壁面函数模型及分离涡模拟Spalart-Allmaras模型。
热物理模型
扩展热物理模型以支持非气体介质；新增通用多项式状态方程、热力学与输运模型，以及更灵活的反应化学热力学；为辐射模型添加有限体积离散坐标法。
拉格朗日模型
对底层框架进行全面改造，采用新的变量组成结构，新增多个子模型用于喷射、后处理与边界交互、蒸发及煤燃烧过程。
直接模拟蒙特卡洛方法
将OpenFOAM中的离散方法扩展为直接模拟蒙特卡洛（DSMC）方法的实现。
数值方法
新增广泛的多项式拟合高阶插值格式（线性、三次、二次）；引入新的多项式拟合高阶表面法向梯度格式。
通用功能
优化了OpenFOAM案例的配置、运行和后处理流程，包括增强命令行执行与参数功能，改进字典指令和宏替换机制。
2 详细更新功能
OpenFOAM-1.6 相较于 1.5 版本进行了重大升级，具体改进如下文所述。该版本已通过所有标准测试，并完成教程案例的全面验证。
2.1 GNU/Linux版本
OpenFOAM发行版的32位与64位二进制包在运行openSUSE GNU/Linux 11.1系统的机器上完成编译，并在Ubuntu 9系统中通过测试。建议用户在上述系统或其他类似版本的现代GNU/Linux系统上运行OpenFOAM。该版本亦可在旧版GNU/Linux系统上完成编译和测试，但需安装Qt 4.3.?（其源代码随OpenFOAM-1.6提供，参见README文件）以运行ParaView-3。
2.2 C++编译器版本
发行版采用GCC 4.3.3编译 内置支持Intel C++ 10.?编译器（未测试） 通过 OpenFOAM-1.6/etc/bashrc（或cshrc）文件中设置的$WM_COMPILER与$WM_COMPILER_ARCH环境变量控制编译器选择编译器安装路径由 OpenFOAM-1.6/etc/settings.sh（或settings.csh）文件中的$compilerInstall环境变量控制
2.3 库开发更新
2.3.1 字典功能改进/变更
字典关键字支持未加引号的单词或加引号的正则表达式。搜索时精确匹配优先于正则匹配，多重正则表达式按逆序匹配 新增 #includeIfPresent指令，功能类似于#include指令，但文件不存在时不会报错默认 #inputMode现为merge模式，对应最通用的场景。#inputMode warn模式对应旧版默认行为新增 #inputMode protect模式，可条件化地将默认值合并至现有字典新增计算并返回SHA1消息摘要的 digest()方法
2.3.2 正则表达式
正则表达式的加入显著提升了可用性。
新增 regExp类支持在OpenFOAM中访问POSIX扩展正则表达式。新增 wordRe类可包含word或regExp。新增 stringListOps用于基于正则表达式、wordRe或wordReList搜索字符串列表。Istream和Ostream现在在读写字符串时会保留反斜杠。
2.3.3 便捷性改进
IOobject新增通过单一路径规范创建对象的构造函数（例如blockMesh -dict选项）。argList新增直接访问选项的便捷方法：option()、optionFound()、optionLookup()、optionRead()、optionReadIfPresent()。新增 readList(Istream&)可读取方括号分隔的列表，或将单个值作为大小为1的列表处理。这在处理命令行选项时非常实用。导出新增环境变量 $FOAM_CASENAME，包含$FOAM_CASE环境变量的名称部分。
2.3.4 湍流建模
对湍流模型库进行大规模开发，以在求解器层面实现更高的灵活性。对于同时支持RAS/LES计算的求解器，可通过在constant/turbulenceProperties中设置simulationType关键字进行选择：
laminarRASModelLESModel
根据所选类型，模型将从以下文件实例化：
RASProperties LESProperties
2.3.5 RAS壁面函数
壁面函数现可按计算域区块实时选择，适用于RAS（雷诺平均模拟）。
速度场： 应用于湍流粘度 nut或mut，应用于 k、Q、R，应用于 epsilon、omega。温度场： 应用于湍流热扩散率 alphat（仅可压缩流）。
要恢复旧版OpenFOAM（v1.5及更早版本）的功能，需指定：
速度场：
nut：nutWallFunction，mut：muWallFunction，epsilon：epsilonWallFunction，omega：omegaWallFunction，k、q、R：kqRWallFunction。温度场：
alphat：alphatWallFunction。新增可压缩大涡模拟专用的
alphaSgsJayatillekeWallFunction热壁面函数。
2.3.6 新增大涡模拟湍流模型
Spalart-Allmaras DDES Spalart-Allmaras IDDES
2.3.7 升级
新增实用工具 applyWallFunctionBoundaryConditions。求解器将自动升级现有算例： 基于 nut/mut场的存在性创建新的场。边界条件包含作用域限定，例如可压缩求解器采用 compressibility:: 前缀。 修改后的场将备份为 <field>.old文件。注意事项： 仅更新与当前选择的湍流模型相关联的场。若存在用于其他模型的场，则不会更新。 新规范不向后兼容。
2.3.8 热物理模型
旧版基于压缩性的热力学包
basicThermo更名为basicPsiThermo；新增
basicRhoThermo热力学包：状态方程： icoPolynomial，输运模型： polynomialTransport，热力学模型： hPolynomialThermo；存储额外密度场； 通用形式，适用于其他介质类型（如液体）； 新增基于多项式的热力学模型： 废除化学反应建模中气体热物理性质的早期硬编码：
reactingMixture现基于热力学包模板化；chemistryModel现基于热力学包模板化；chemistrySolver现基于热力学包模板化；新增
fvDOM辐射模型：采用有限体积离散坐标法； 新增（重新启用）
eThermo热力学包：基于内能的热力学模型。
2.3.9 拉格朗日Intermediate
全面升级底层框架 将反应模块拆分为单一反应与多相反应 采用新的变量组成结构 新增多个子模型，包括： 液体蒸发模型。 统一颗粒与网格面交互行为。 网格面后处理 – 收集撞击用户定义网格面的颗粒数据。 PatchInjection– 基于网格面单元局部的注入，FieldActivatedInjection– 基于满足外部判据的注入，LookupTableInjection– 明确定义注入位置与所有颗粒属性。注入模型 后处理模块 网格面交互模块 相变模块
2.3.10 煤燃烧模型
新增库 – 拓展多相反应功能 包含表面反应/燃烧模型。
2.3.11 离散方法
新增库提供直接模拟蒙特卡洛(DSMC)功能 – 参见下文 dsmcFoam。显著扩展分子动力学仿真功能库 – 参见下文 mdFoam与mdEquilibrationFoam。
2.3.12 数值方法
新增多项式拟合高阶插值方案：
biLinearFitlinearFitquadraticLinearFitquadraticFitlinearPureUpwindFitquadraticLinearPureUpwindFitquadraticLinearUpwindFitquadraticUpwindFitcubicUpwindFit新增多项式拟合高阶Sn-Grad方案：
quadraticFitSnGrad
2.3.13 新增表面网格库
相比triSurface提供更高效的存储机制，且不受面形状限制（模板化参数）。
MeshedSurface类：支持零个或多个连续surfZonesUnsortedMeshedSurface类：非排序表面区域（与triSurface相同）surfMesh类：用于原生OpenFOAM格式的读写
2.4 求解器
2.4.1 求解器重构
湍流模型的升级意味着可以在运行时选择模拟类型（层流、RAS 或 LES）。这减少了求解器数量，简化了整体代码结构。
同时支持层流、RAS 和 LES 的解算器： turbFoam、oodles→pisoFoamturbDyMFoam→pimpleDyMFoamrhoTurbFoam、coodles→rhoPisoFoamxoodles并入XiFoambuoyantFoam、lesBuoyantFoam→buoyantPisoFoaminterFoam、rasInterFoam、lesInterFoam→interFoamlesCavitatingFoam、rasCavitatingFoam→cavitatingFoam仅支持 LES 的解算器： channelOodles→channelFoam（LES）pd替换为静压力p。所有浮力效应可能显著的解算器均已从使用pd转换为使用p，并改进了数值方法以保持同等精度和稳定性。此项变更是为了消除关于pd含义和用途的混淆。g（重力加速度）现为新型uniformDimensionedVectorField类型，具有场的特性，注册至objectRegistry，但仅存储单一数值。因此可创建并查找g及其他UniformDimensionedFields，例如在fvPatchFields中。
2.4.2 求解器控制改进
现采用统一的字典条目管理求解器控制参数。
支持在system/fvSolution文件中进行字典替换和正则表达式操作。 仍兼容旧版求解器控制语法（但会发出警告），可使用新版 foamUpgradeFvSolution工具将system/fvSolution转换为新格式。
2.4.3 新增求解器
buoyantBoussinesqSimpleFoam：基于Boussinesq浮力近似的稳态传热求解器，支持层流、RAS或LES湍流模型。buoyantBoussinesqPisoFoam：基于Boussinesq浮力近似的瞬态传热求解器，支持层流、RAS或LES湍流模型。coalChemistryFoam：瞬态拉格朗日反应求解器，采用煤粉云与热力云模型，包含化学反应机制，支持层流、RAS或LES湍流模型。porousExplicitSourceReactingParcelFoam：瞬态拉格朗日反应求解器，基于单相反应云模型，具备多孔介质、显式质量源项功能，支持层流、RAS或LES湍流模型。rhoReactingFoam：reactingFoam求解器的密度基热力学变体，现适用于液态系统。dsmcFoam：稀薄气体动力学直接模拟蒙特卡洛（DSMC）求解器，可模拟任意数量气体组分的混合物。包含采用Larsen-Borgnakke内能再分配机制的变径硬球碰撞模型（参见G.A. Bird 1994年著作《Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows》），可便捷添加其他运行时可选碰撞模型。
2.4.4 求解器更新
mdFoam分子动力学求解器，可模拟任意数量单原子和小型刚性多原子分子（如H2O、N2）的混合物在复杂几何结构中的六自由度运动。通过指定质量点和电荷点，可构建任意种类的分子。所有分子通过短程分散力和成对静电相互作用进行运动，具体方法参见：Fennell 和 Gezelter，《化学物理杂志》124卷, 234104 (2006)。mdEquilibrationFoam与mdFoam类似，但采用速度缩放技术将模拟温度调整至目标值。适用于模拟前的系统平衡化处理。chtMultiRegionFoam新型边界条件允许耦合区域进行独立分解，且不受分解方式限制。
2.5 边界条件
改进了直接映射边界条件组。
buoyantPressureFvPatchScalarField浮力压力边界条件现已兼容p和pd变量，以确保向后兼容性。uniformDensityHydrostaticPressure是专为从pd过渡到p设计的辅助压力边界条件，其特性类似于在出口处设置均匀pd值。activeBaffleVelocity动态整合循环边界与壁面边界，使通过该边界的流量可通过压差等参数进行调控。rotatingWallVelocity根据转速、旋转原点和轴向，指定旋转速度场。
2.6 实用工具
2.6.1 改进项
blockMesh新增-dict选项，可指定替代性区块网格描述字典。convertToMeters条目现为可选参数，可使用更简短的scale条目替代。foamToEnsight新增-noPatches选项，用于抑制面片生成。foamToEnsightParts新增-noMesh和-index选项，适用于增量后处理结果时。snappyHexMesh降低内存占用，新增分布式三角化表面类型，支持对超大规模三角面片集的表面进行网格划分。现可对任意复杂区域实施多区域网格划分。
2.6.2 新增工具
particleTracks——为拉格朗日计算生成粒子轨迹。dsmcInitialise——预处理工具，用于在几何体内创建DSMC粒子的初始配置。surfaceRedistributePar——预处理工具，用于创建分布式三角化表面。
2.6.3 新增foamCalc函数
interpolate执行fvc::interpolate(<field>)操作。randomise通过给定扰动使<field>随机化。addSubtract提供简单的场加减功能。
2.6.4 使用说明
timeSelector目前可同时兼容-time时间范围与-latestTime选项。例如对比-time '0.01:0.09' -latestTime和-time '0.01:'的场景。针对缺少 constant/ 或 0/ 目录的情况增强了可靠性。启用-noZero选项时，除非同时指定-zeroTime选项，否则-latestTime不会选择0/目录。该机制可避免某些工具（如reconstructPar）意外使用 0/ 目录导致的问题。为更多工具增加 -region区域选择选项。
2.6.5 Paraview 阅读器模块改进
PV3FoamReader新增网格区域处理功能。区域名称从文件名中解析，例如 case{region}.OpenFOAM。paraFoam新增-region选项用于指定替代区域。新增-touch选项仅生成 .OpenFOAM 文件。仅当目标文件不存在时才创建（并移除）*.OpenFOAM* 文件，该特性配合-touch选项使用效果显著。
2.7 后处理功能
支持在插值或非插值等值面上进行采样。 支持按距曲面距离（ distanceSurface）定义的表面进行采样。支持任意网格的切割平面。 支持输出至 surfMesh库兼容的所有表面几何格式。
2.7.1 函数对象与时间循环优化
优化函数对象处理流程与时间循环机制
functionObjectList保留了functionObject的顺序，从而支持操作链式执行。当system/controlDict使用functions ..而非functions (..)时，内部处理效率更高，但两种形式均被支持。functionObject新增了end()方法，当Time::loop()或Time::run()判定时间循环退出时，将调用该方法。因此，求解器代码应采用以下两种范式之一：while (runTime.loop() ...while (runTime.run()) runTime++; ...新版
functionObjectList可追踪子目录的 SHA1 消息摘要。当system/controlDict中无关内容发生变更时，可避免重新加载functionObject。
2.7.2 新增函数对象
systemCall– 执行系统指令列表fieldMinMax– 计算<field>的最小值/最大值staticPressure– 将动压转换为静压dsmcFields– 根据平均广延场（即动量和能量）计算强度场（速度和温度）
2.7.3 使用说明
改进输出控制：可选择 timeStep或outputTime
2.7.4 教程结构调整
反映求解器应用程序架构
2.8 第三方软件
gcc升级至4.3.3版本OpenMPI升级至1.3.3版本ParaView升级至3.6.1版本Scotch新增分解方法： Scotch (http://gforge.inria.fr/projects/scotch/) 是源自ScAlApplix项目(Inria)的通用多级分解方法。该框架支持通用递归分区方法，其功能与Metis相当但采用许可更宽松的许可证。对应的分解方法（在decomposeParDict中）为scotch。可选择提供strategy字符串来修改分解方法；初步测试显示默认策略产生的分解质量与Metis相当。
