基于groovyBC的OpenFOAM特殊边界设置

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groovyBC为第三方编写的OpenFOAM附加库，该库中提供了一种新型边界条件groovyBC，可用于设置特殊类型的非均匀边界条件。2.0版本后的groovyBC已整合至swak4Foam软件包中。

1.安装方法：

对早期的OpenFOAM1.5-1.7，可依据groovyBC软件发布页(http://openfoamwiki.net/index.php/Contrib/groovyBC) 内的说明步骤单独安装groovyBC。对OpenFOAM2.0-2.4，可通过安装swak4Foam(https://openfoamwiki.net/index.php/Contrib/swak4Foam)的方式安装。鉴于swak4Foam只支持到OpenFOAM2.4，对于更新版本的OpenFOAM，可以尝试按以下步骤安装：

mkdir -p $FOAM_RUN // $FOAM_RUN环境变量代表文件夹“~/OpenFOAM/用户名-版本号/run”
cd "$FOAM_RUN/../" //前往$FOAM_RUN的上级目录
hg clone http://hg.code.sf.net/p/openfoam-extend/swak4Foam swak4Foam //hg clone为Mercurial命令，表示从该网址下载文件
cd swak4Foam && hg update develop //升级至最新开发版本
cd swak4Foam
./Allwmake //开始编译

2.使用说明

在使用groovyBC前，需要在控制字典文件controlDict末尾添加行：
libs ( "libgroovyBC.so" ); 以调用groovyBC相关的动态库文件。
可将求解变量的边界条件(boundaryField)类型设置为特殊的goovyBC类型，该类型下包含的主要参数为

参数	说明
valueExpression	字符串，用于设置第一类边界条件的表达式
value	未定义valueExpression时使用，已定义valueExpression的情况下作为初始条件首次计算使用
gradientExpression	字符串，用于设置第二类边界条件的表达式
fractionExpression	取值为1，使用第一类边界条件；取值为2，使用第二类边界条件
variables	定义valueExpression及gradientExpression表达式中使用的变量，以缩短字符串
timelines	设置随时间变化的非稳态边界条件

valueExpression和gradientExpression字符串中常用的函数对象包括：

参数	说明
pow,log,exp,sqr,sqrt,sin,cos,tan	常用数学函数
mag	返回标量的绝对值及向量的模，mag(Sf())可返回边界单元的面积
pos	返回边界单元的中心坐标
pts	返回边界单元的顶点坐标
normal	返回边界单元的单位法向量
deltaT	返回计算时间步长
rand	生成(0,1)之间的随机数
time	返回当前计算时间

3.运行实例

下面来看一个基于groovyBC实现的脉冲后台阶流动算例（pulsedPitzDaily）该算例是在Tutorials中的pitzDaily算例基础上，采用groovyBC设置随时间脉动并按抛物线分布的速度入口。速度场U的inlet入口边界条件设置如下：

inlet           
   {
     type            groovyBC;
     variables "yp=pts().y;minY=min(yp);maxY=max(yp);para=-(maxY-pos().y)*(pos().y-minY)/(0.25*pow(maxY-minY,2))*normal();";
     valueExpression "10*(1+0.5*sin(500*time()))*para";
     value           uniform (10 0 0);
   }