openfoam implicit density-based solver

[youmengtian]

基于沈淳老师的相关工作并结合foam-extend 4.0提供的dbns库以及fvblockmatrix，写了一个基于隐式时间推进法（非matrix-free LU-SGS，类似于fluent的处理方法)密度基求解器，或者可能只可以叫做一个demo。目前euler方程已经没有大问题，并且似乎并行也OK。无低速预处理以及双时间步，并且暂时还没有引入湍流jacobian矩阵，写的代码也比较“脏”。来咱们这儿看看有没有同道中人？并探讨可行性，工作量，开发方向等问题。希望各位大神不吝赐教

[youmengtian]

看来大家做这方面工作的很少。

[李东岳]

嗯，目前还没遇到过有人做这个的。

[youmengtian]

@李东岳 是的，貌似openfoam上做超声速高超声速的很少。定位问题吧可能

[李东岳]

估计没公司给基金会赞助，哈哈。

[Daniel_lee]

你认识沈淳老师？

[youmengtian]

@daniel_lee 不认识，只是看他的文章。

[nuaawqf]

我也是用dbnsFoam以及dbnsTurbFoam，植入了一些新的无粘通量的格式，加速收敛技术只用了LTS，湍流的case依旧算的 很慢。shenchun的那篇文章LU-SGS实现纯粹是自己另写了一个求解器，跟OpenFOAM基本没太大关系。采用fvblockMatrix确实是个突破口。 之前思考过把vector3D改为vector5D但底层代码需要改太多就放弃了。
不知楼主可否分享一下代码？考虑粘性通量和湍流的计算确实是个难点。好久没上论坛，突然看见个做可压缩隐式求解器的同道中人，幸会。

[youmengtian]

@nuaawqf 不知道你是用的OpenFOAM的什么版本，如果恰好使用的是foam-extend的话，实现vector5目前并不是非常复杂的问题，并且extend中包含了完整的块矩阵以及相关的数值解法。可以现在这里说一下求解思路：
1、基本思路可以参考东岳大神主持翻译的fluent理论手册的求解器理论部分，目前手头没有这个资料，应该在20章左右。其中有关于隐式时间推进法的相关内容；
2、其中比较复杂的部分就是构建对流通量Jacobian矩阵$A_c$，主要参考Blazek《Computational Fluid Dynamics Principles and Applications》附录中的表达式；
3、系统稀疏矩阵的构建可以参考fvm::UDiv的格式实现，并且基本思路一致。

目前就这些实质内容，这两天测试CFL数能够在2000内保持稳定，当然只针对可压缩无粘流动，主要包括rhoCentralFoam中给出的几个经典算例，并且在32核的工作站上能保持相对良好的并行加速比。不知道你这边目前的侧重点在哪儿，可以进一步交流。

[nuaawqf]

目前，我主要侧重于植入我们课题组的可压缩通量格式，主要是一些基于气体动理学的一些工作。替换dbnsFlux的通量模板参数，可以切换到新的通量格式进行计算。OpenFOAM的可压缩求解器平台不够完善，总是遇到大大小小的问题。

[youmengtian]

@nuaawqf 是这样，很不稳定。特别是设计粘性后更是很复杂。我写的东西暂时也很初级。如果你已经接触dbns库了，那就有的聊了。我的思路是在numericflux类中通过成员函数实现对流通量雅各比矩阵，基本思路与沈淳老师的实现方式一致。之后可以给你部分代码。目前主要想怎么实现预处理形式的隐式时间推进格式'，可以做深入探讨。我了解南航一直在cfd数值计算方面还是挺有自主开发能力的，向'你们学习

[youmengtian]

@nuaawqf 今天测试了dbnsTurbFoam自带的naca0012算例，最大CFL数在100依然能保持稳定，最大自适应步长7.14e-5。更大的CFL目前暂时没有测试。感觉使用隐式时间推进之后求解器的鲁棒性提高了不少。。