汪洋博士：如何通过自己的努力学习OpenFOAM？

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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导读：本文由武汉理工大学汪博士根据自学OpenFOAM的亲身经历，总结了学习OpenFOAM最有价值的资料和个人经验。诚邀各位OpenFOAM学习者报名4月1日汪老师的公开课《走近自由、开源计算流体软件—我的OpenFOAM启蒙课》，支持永久反复回看，详情见后文。

一、引言

由于在群里，经常看到小白们天天问一些问题，回想起自己在入门的时候，也是在很多大神的帮助下，才有所进展，所以想写点东西帮助下小白怎么入门。但是本文并不是写几个流程，跑几个算例，来教小白，这种粗浅的案例式教程比比皆是。本文主要集中在如何通过自己的努力学习OpenFOAM。

图片源自网络

二、入门准备

1、思想准备

在学习OpenFOAM过程中，一定要避免完美主义倾向，切记！因为OpenFOAM涉及的内容特别多，你点点滴滴想搞懂，一定会陷入细节的黑洞不能自拔。所以在很多时候，当个漂亮的名词挺好。
一定要认识到挫败感很强，这个感觉一直贯穿我的学习过程中。所以错了就弥补。

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2、Linux相关知识准备

首先最好有一台干净的电脑装Linux，最好装Ubuntu18.04LTS版本。然后找几个视频教程，越短越好，适应下Linux命令行。

强烈推荐学习下面这门课，对于今后使用OpenFOAM会有极大帮助，需要做作业，反复练习。

课程网址：https://missing-semester-cn.github.io/

https://www.bilibili.com/video/BV1x7411H7wa?from=search&seid=17407778522322643506

也可以参考国内Up主基于上面课程做的视频，但是不完整。

https://www.bilibili.com/video/BV11T4y1G73e

3、安装OpenFOAM

很多人不知道选择哪个版本，用什么。实际上都差不多。选择最容易安装的版本，安装链接如下。由于是Ubuntu，所以按照下面三步就可以安装上OpenFOAM8，命令行中输入。如果不了解命令行可以查询一下官网https://openfoam.org/download/8-ubuntu/openfoam.org。

Step1

sudo sh -c "wget -O - https://dl.openfoam.org/gpg.key | apt-key add -"sudo add-apt-repository http://dl.openfoam.org/ubuntu

Step2

sudo apt-get update

Step3

sudo apt-get -y install openfoam8

相信学到一定程度之后，你的安装水平会提高的。以至于可以多版本共存。

三、正式入门

入门这个环节，推荐大家系统耐心的去学习。不要觉得太花时间，应该直入科研主题，这样做反而会浪费时间。

从目前学过的资料中，排序如下

1、wolfDy相关课程

我推崇热那亚大学的培训。这个页面是个巨大的宝库，要特别重视。里面有PPT和对应的算例资料。甚至连C 和linux都有入门教程。实际上按照这个资料走一遍，就入门了。

http://www.wolfdynamics.com/tutorials.html?layout=edit&id=50

2、OpenFOAM.com版本

这是com版的官方给的入门资料。也是相当详实和丰富。尤其是三周课程，非常值得一学。

https://wiki.openfoam.com/%22first_glimpse%22_series

https://wiki.openfoam.com/%223_weeks%22_series

3、研发埠的课程

推荐DTK大学，陈昊大神的课，他研究对象应该是波浪。

4、József Nagy

他是上述三周课程的编委之一，其中部分内容会在三周课程中出现，有所重复。

首先看basic基础视频，讲的非常清晰

https://www.*******.com/watch?v=E9_kyXjtRHc&list=PLnJ8lIgfDbkokSay_SRjHREsoA_TS-ALl&index=14

其次看intermediate中级视频

5、Development - Holzmann CFD

https://www.*******.com/channel/UCLMLJc3tV_tNRlWoVFaSRGw

哥们是德国人，网站上很有一些宝贝。尤其是想学好SnappyHexMesh的人。唯一的缺点是要收费，但是还是挺值得的。免费内容也相当精致。

6、瑞典Chalmers大学博士课程

http://www.tfd.chalmers.se/~hani/kurser/OS_CFD/

授课内容较难，PPT图片不多，文字描述操作步骤，总体来说没有什么问题，都可以实现。由于是博士生课程，所以这门课更偏向编程一点，不过也还好，不是特别难。往年很多学生都要自己写求解器的。所以有兴趣的朋友可以认真看一下历年相关的课件和作品集。

7、C 入门课程

https://www.bilibili.com/video/av68697716?p=11

认为是很不错的C 入门教程，这个课程有很多优点，我是编程小白，就不一一说明了。绝对值得跟一下。

8、CFD理论补充

① 快速入门CFD教材

唯一一本，推荐看下安德森的那么薄薄的计算流体力学作为完整框架性学习。那些从入门到放弃的CFD就再说吧。

② CFD理论基础课-Dr Aidan Wimshurst

https://www.udemy.com/course/computational-fluid-dynamics-fundamentals-course/

分为三门课程，可能后续还要出。涵盖的内容，主要是一维、二维扩散方程，扩散对流方程，三类边界条件的实现(Dirichlet, Von Nuemann)，集中常见的离散格式，非结构化网格，网格质量评价标准等内容。内容娓娓道来，推导相当清晰，例题相当细致，每一步都不省略，并且提供了Excel，Python两种实现方式。非常推荐，唯一缺点，有点贵。

③ FluidMechanics 101课程

https://www.*******.com/channel/UCjdgpuxuAxH9BqheyE82Vvw

这是Dr Aidan Wimshurst的专栏，没有固定的逻辑和顺序，讲解过程逻辑清晰，英式口音。重要的是，授课逻辑偏向OpenFOAM，内容以湍流模型，PISO，SIMPLE等算法实现，也会扣一些细节比如网格的非正交修正等。由于OF的很多算法与教科书的是有一定区别的，所以理论还是得扣一下的。视频下方给出相关参考文献，也省去收集经典文献的麻烦，这是快速入门CFD的捷径。补充一下，作者对OF主要开发人员Jasak教授的博士论文相当有研究。

④ ME702 12步入门CFD(Python)

https://github.com/barbagroup/CFDPython

这个版本是github上的版本，会多一些内容，直接看官网的也行。配合ME702课程系统学习一边CFD也是非常推荐的。

https://www.bilibili.com/video/BV1YW411s729?from=search&seid=11824432106004864112

四、学习建议

无论是视频教程和文字教程，学习过程尽量专心。如果不能专心，由于资料大多是英文，所以会导致理解偏差。
碰到问题或者计算结果与教程不同，不是打开QQ，拍照上传到群里，此方式很糟糕。应该自己先思考下，为什么？是自己操作的问题，还是因为版本的问题，还是老师故意为之设置好不同让你改，还是其他什么原因。如果分析不出原因，可以将错误，抛到google上搜索一番，也许你的问题有人曾经也发生过。一般都会在Cfd-Online上找到，实在不行再问。
OpenFOAM分支特别多，不太可能有人什么都知道，所以问问题一定要精确。起码大概知道是OpenFOAM的问题还是Linux还是C 。这里额外提醒一下，不用花太多时间学习C ，学几个月一样解决不了OpenFOAM出现的问题。这里强调的是，不要把C 作为学习OpenFOAM的主要方向。
大部分与OpenFOAM有关的问题。
① 操作问题，例如：不在正确的目录下输入icoFoam，然后报错了不看错误信息。
② 设置问题，例如：没有0文件夹，或者没有改名字，就开始算，结果报错。
③ 发散问题，例如：Co设置不合理，网格划分不合理等都会导致。求解器设置不合理，这个就得提升CFD内功。
学习路径。应用：学3.4的Nagy老师的基础和中级课程->3.1->3.2(前十天，今年刚更新)->3.3->3.6。编程：3.4->3.1>3.2(最后5天)->3.6->3.5的编程课程，同时学习3.7。
CFD理论，找到特别合适的Crash课程，认真学习3.8.2，最详细，最基础的CFD入门动手课，大一数学功底就可以跟下来。3.8.1可以在系统学完3.8.2同时展开。3.8.4给出了另外一条路，就是上课动手实操。这一关，逃不掉。

五、结论

首先，学习OpenFOAM就几个月时间，上面推荐的内容，我都看过。只有反复才能提高，不要为畏难此为其一。
其二、就是必须努力提高内功，光会设置一些基本参数，那与用fluent这些商软差别不大，一定要明白fvSchemes和fvSolution这些设置的内涵，这样才能在前人的工作基础上有所创新。
第三、对CFD本身的功底的提高，千万别忽视计算流体力学功底的提高，这方面我也是看了不少书和视频的，对一些算法格式都有认识。
总之学习就是个螺旋向上的过程，充满挫败感，希望不放弃，与诸君共勉！

OpenFoam版本更新日历

第一版本：2019-10-03
第二版本：2019-11-21
第三版本：2019-12-16 增加3.8节相关内容，牛津大学博士研究生的视频教程。
第四版本：2020-04-28 大幅修改了3.8节内容，推荐更为完善Dr Aidan Wimshurst的工作。增加了波士顿大学芭芭拉教授的CFD课程，ME702，并将有名的12步入门CFD(是ME702的配套课程)增加进来。大幅度对文字内容进行修改。
第五版本：2020-04-30增加Linux相关内容，非常值得用来Linux入门。
第六版本：2020-08-31修改了学习路径中微小细节，官方3.2节内容已经更新。
第七版本：2020-12-05将MIT的讲计算机教育缺失的一课正式加入进来，非常好的Linux相关生产力学习课程，修改了一些语言描述和错别字。

六、我的OpenFOAM启蒙课