OpenFOAM有方法能够使一部分网格不参与计算吗？

李东岳

@Samuel-Tu 在 OpenFOAM有方法能够使一部分网格不参与计算吗？中说：

想在计算过程中使得一部分网格不参与计算，有没有啥近似的方法呢？我想的是对那部分网格赋予一个很大的粘度，使他们近似于固体，不知道可不可行。

这是要模拟什么工况？凝固？

Samuel-Tu

@东岳类似吧，单向流问题，想随着流场计算，我可以控制流体域内的固体形状发展

李东岳

看起来你还需要考虑边界条件的问题

Samuel-Tu

@东岳嗯嗯，就是考虑怎么在流固交界面上把壁面剪切力修正一下

cccrrryyy

借鉴一下沉浸边界的思路？

马乔

#include "fvCFD.H"
#include "pisoControl.H"

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

int main(int argc, char *argv[])
{
    argList::addNote
    (
        "Transient solver for incompressible, laminar flow"
        " of Newtonian fluids."
    );

    #include "postProcess.H"

    #include "addCheckCaseOptions.H"
    #include "setRootCaseLists.H"
    #include "createTime.H"
    #include "createMesh.H"

    pisoControl piso(mesh);

    #include "createFields.H"
    #include "initContinuityErrs.H"

    // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

    Info<< "\nStarting time loop\n" << endl;

    DynamicList<label> lowerFaceCells(mesh.C().size());
    DynamicList<label>  upperFaceCells(mesh.C().size());

    //mesh LDU address
    const labelUList& lowAddr = mesh.lduAddr().lowerAddr();
    const labelUList& upAddr = mesh.lduAddr().upperAddr();

    if(mesh.cellZones().size())
    {
	const cellZone& cellBlock = mesh.cellZones()[0];
	Info << "cell block size: " << cellBlock.size() << endl;
	Info << cellBlock << endl;

	//low efficient
	forAll(lowAddr, faceI)
	{
	    for(auto cellI : cellBlock)
	    {
		if(lowAddr[faceI] == cellI)
		{
		    lowerFaceCells.append(faceI);
		}

		if(upAddr[faceI] == cellI)
		{
		    upperFaceCells.append(faceI);
		}
	    }
	}
    }

    lowerFaceCells.shrink();
    upperFaceCells.shrink();

    Info << "low Cells size: " << lowerFaceCells.size() << ", low Cells size: " << upperFaceCells.size() << endl;

    while (runTime.loop())
    {
        Info<< "Time = " << runTime.timeName() << nl << endl;

        #include "CourantNo.H"

        // Momentum predictor

        fvVectorMatrix UEqn
        (
            fvm::ddt(U)
          + fvm::div(phi, U)
          - fvm::laplacian(nu, U)
        );
	
	//modify matrix
	if(mesh.cellZones().size())
	{
	    const cellZone& cellBlock = mesh.cellZones()[0]; //should select cellZone accor name

	    scalarField& lower = UEqn.lower();
	    scalarField& upper = UEqn.upper();
	    scalarField& diag = UEqn.diag();


	    for(auto cellI : cellBlock)
	    {
		diag[cellI] = 1.;
		UEqn.source()[cellI] = vector::zero; //vector(0.,0.,0.); you can set your deserved value here, or read from dict, ref. fvoptions
	    }

	    for(auto faceI : lowerFaceCells)
	    {
	 	lower[faceI] = 0.;	
	    }

	    for(auto faceI : upperFaceCells)
	    {
	 	upper[faceI] = 0.;	
	    }
	}
	else
	{
	    Info << "There is no cell selected" << endl;
	}

        if (piso.momentumPredictor())
        {
            solve(UEqn == -fvc::grad(p));
        }

        // --- PISO loop
        while (piso.correct())
        {
            volScalarField rAU(1.0/UEqn.A());
            volVectorField HbyA(constrainHbyA(rAU*UEqn.H(), U, p));
            surfaceScalarField phiHbyA
            (
                "phiHbyA",
                fvc::flux(HbyA)
              + fvc::interpolate(rAU)*fvc::ddtCorr(U, phi)
            );

            adjustPhi(phiHbyA, U, p);

            // Update the pressure BCs to ensure flux consistency
            constrainPressure(p, U, phiHbyA, rAU);

            // Non-orthogonal pressure corrector loop
            while (piso.correctNonOrthogonal())
            {
                // Pressure corrector

                fvScalarMatrix pEqn
                (
                    fvm::laplacian(rAU, p) == fvc::div(phiHbyA)
                );

                pEqn.setReference(pRefCell, pRefValue);

		//modify p matrix
		if(mesh.cellZones().size())
		{
		    const cellZone& cellBlock = mesh.cellZones()[0];
		    //p matrix symmetry
		    scalarField& offDiag = pEqn.hasUpper() ? pEqn.upper() : pEqn.lower();
		    scalarField& diag = pEqn.diag();

		    for(auto cellI : cellBlock)
		    {
			diag[cellI] = 1.;
			pEqn.source()[cellI] = 0.; 
		    }

		    //for(auto faceI : upperFaceCells) //should find faces again?
		    //{
		    //    offDiag[faceI] = 0.;	
		    //}
		    const labelUList& offAddr = pEqn.hasUpper() ? pEqn.lduAddr().upperAddr() : pEqn.lduAddr().lowerAddr();

		    forAll(offAddr, faceI)
		    {
			for(auto cellI : cellBlock)
			{
			    if(offAddr[faceI] == cellI)
			    {
				offDiag[faceI] = 0.;	
			    }
			}
		    }
		}

                pEqn.solve(mesh.solver(p.select(piso.finalInnerIter())));

                if (piso.finalNonOrthogonalIter())
                {
                    phi = phiHbyA - pEqn.flux();
                }
            }

            #include "continuityErrs.H"

            U = HbyA - rAU*fvc::grad(p);
            U.correctBoundaryConditions();
        }

        runTime.write();

        runTime.printExecutionTime(Info);
    }

    Info<< "End\n" << endl;

    return 0;
}

toposetDict
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

actions
(
    // porousBlockage
    {
        name    porousBlockageCellSet;
        type    cellSet;
        action  new;
        source  boxToCell;
        box     (0.04 0.04 -1) (0.06 0.06 1);
    }
    {
        name    porousBlockage;
        type    cellZoneSet;
        action  new;
        source  setToCellZone;
        set     porousBlockageCellSet;
    }
);

Samuel-Tu

@cccrrryyy 对，现在我用的就是浸入边界法

Samuel-Tu

@马乔这是建立了一个集合，然后对这个集合赋予不同的粘度吗

马乔

modify the matrix, set the value of p and U as 0.

cccrrryyy

@Samuel-Tu 沉浸边界法流体域和固体域都计算吧？我记得它的核心思想就是把固体域也囊括到流体域的计算里面，通过修改计算域的控制方程（类似于NS方程的一个东西？），是的计算域内某一部分的表征是固体某一部分的表征是流体。如果你是想让计算域中其中一部分不参与计算，那和普通的只计算流体域不计算固体域（固体域作为流场边界）的区别是什么呢？挺好奇的。

Samuel-Tu

@cccrrryyy 浸入边界法其中的一种方法是加入附加体积力，确实如你所说是所有计算域都会计算，只是原本的固体域由于附加体积力的影响形成旋涡，不与流体域发生质量交换了，相当于就是固体了。

cccrrryyy

所以说你这个做的应该不是这个体积力的东西，是另外一种了。有什么参考文献可以分享一下么？我很好奇别的处理是什么样子的

Samuel-Tu

@cccrrryyy 我现在做的就是体积力的方法，我在想有没有其他办法。。

我是河滩

@马乔在 OpenFOAM有方法能够使一部分网格不参与计算吗？中说：

set the value of p and U as 0.

可以给出一些有关矩阵修改的参考文献吗？目前也需要对一些给定单元赋值（通过周围正常求解网格单元的值进行插值），OpenFoam中的fixedinternalValue边界条件也有类似功能，但不是很理解。

random_ran

(Sorry, I don't have chinese input right now)

I once had the exactly same issue!

Check my thesis Chapter 6.3 :

https://scholar.uwindsor.ca/cgi/viewcontent.cgi?article=8585&context=etd

I wrote a paper in this: https://ascelibrary.org/doi/pdf/10.1061/9780784415153.ch06

Figure 2 is the original plate. (Sorry due to copy-right reason, I cannot put it here.)

In my thesis, I had to open the plate with some holes in ICEM. So, I maual dig out the block out of the computation domain.

It's really a painful process.

But it works!

This is the original plate:

This is after the "dig":

李东岳

        fvVectorMatrix UEqn
        (   
            fvm::ddt(U)
          + fvm::div(phi, U)
          - fvm::laplacian(nu, U)
        );

        // 固定值
        labelList cells = mesh.cellZones()["null"];
        vectorField value(cells.size(), Zero);
        UEqn.setValues(cells, value);

        if (piso.momentumPredictor())
        {
            solve(UEqn == -fvc::grad(p));
        }

可以通过设定一个null区域，然后对区域的网格点强行赋值，但就像我之前说的，总觉得边界处需要处理。也就像 @cccrrryyy 说的，变成了浸没边界法。这个代码只是大体上是个思路，需要更深的研究。可以看看fvOptions里面一些源项的处理，都是操纵矩阵的，比如fixedTempresure，meanVelocityForce等，

Samuel-Tu

@东岳嗯嗯，我试一下看看能不能行。我记得setVAlue是切断了相邻面上的联系。我处理下剪切力试试

Samuel-Tu

@random_ran 主要的，我的边界随时要改变。这样的话就会一直改网格，有点像自适应网格了。。

OItoCFD

@cccrrryyy 他现在这个方法属于cut cell方法的一种吧我也今天刚要尝试在固体切割网格的地方要特殊处理然后当固体是运动时候为了保持质量守恒要对连续性方程修正一下减去一个固体相对速度详情见这篇论文：A fixed-grid model for simulation of a moving body in free surface flows

李东岳

最近把理论这部分弄了一下，

捕获.PNG

CFD中文网

OpenFOAM有方法能够使一部分网格不参与计算吗？