OpenFOAM使用icoFoam周期边界条件时压力如何处理？

MingfengWang

OpenFOAM中使用icoFoam求解水在方管中流动时，如果将出口和入口设置为cyclic也就是周期边界条件，压力该如何设置？

我尝试了两种方法，但是都有各自的问题：

尝试1：通过修改icoFoam，在动量预测方程中添加压力源项，具体如下：
（1）在createField.H头文件中添加一个名为pGrad的矢量场，代码如下：

volVectorField pGrad
(
    IOobject
    (
        "pGrad",
        runTime.timeName(),
        mesh,
        IOobject::NO_READ,
        IOobject::NO_WRITE
    ),
    mesh,
    vector(0.08, 0, 0)
);

（2）然后修改icoFoam.C中的动量预测方程，具体如下：

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

尝试2：使用fvOptions，但是和没使用时也没有什么区别，可能是我设置错误。具体代码如下：

momentumSource
{
    type        meanVelocityForce;
    active      yes;

    meanVelocityForceCoeffs
    {
        selectionMode       all;

        fields              (U);
        Ubar                (0.08 0 0); 
        relaxation          1.0;
    }

我有看看到说icoFoam不能使用fvOptions，希望老师同学们解答！非常感谢！

另外，想要学习OpenFOAM有没有什么系统路径和参考书？期待各位老师同学的解答，谢谢！

MingfengWang

修改createField.H之后代码能运行了，但是不知运行的结果是否正确。具体的更新如下：

volVectorField pGrad
(
    IOobject
    (
        "pGrad",
        runTime.timeName(),
        mesh,
        IOobject::NO_READ,
        IOobject::NO_WRITE
    ),
    mesh,
    dimensionedVector("pGrad", dimensionSet(0, 1, -2, 0, 0, 0, 0), vector(0.08, 0, 0))
);

该代码的作用就是个赋给"pGrad"这个变量单位，保证能够在动量预测方程中和其他项的单位保持一致。

学流体的小明

pGrad的具体数值和Ubar不一样，程序会自动调节压力梯度使得最终的水管平均速度Ubar达到你设定的值，所以你设定的Ubar=(0.08 0 0)，那水管平均速度会很快就变到这个值。

我有看看到说icoFoam不能使用fvOptions

这个在哪里看的？我也想看一下。

MingfengWang

@学流体的小明非常感谢您的回复！！！看到了李老师在CFD公众号推送了你的解决办法，膜拜！

“icoFoam不能使用fvOptions“我好想是在cfd-online上看到的，但是现在找不到了......

大佬你好，我现在有以下几个问题，不知道能否帮我解答一下：

icoFoam在使用fvOptions时，需不需要修改icoFoam呢？或者在controlDict中添加如何调用的fvOptions呢？因为我使用了fvOptions，但是并没有什么作用！
在fvOptions中使用Ubar的原理是什么呢？在整个流场中添加一个平均速度驱动流体流动吗？但是我想要的是压力驱动，也就是在入口和出口处有一定的压差，两者有什么区别吗？
如果使用pGrad的话，是不是在动量预测方程和速度矫正方程中都加入源项pGrad？

谢谢！！！

李东岳

原理可以看一下这个。不过有一阵子没更新了。我这几天重新整理一下

http://dyfluid.com/boundaryFoam.html

MingfengWang

@李东岳哇！李老师回复我了，谢谢李老师！！！我好好看看！！！

学流体的小明

@MingfengWang

fvOptions单独成一个文件fvOptions ，在constant或者system目录下。在controlDict中加不会fvOptions 起作用。如果生效的话会有这样的输出：

Courant Number mean: 5.2432853e-05 max: 0.0046787387
Interface Courant Number mean: 4.565481e-08 max: 0.0046787387
deltaT = 1.4332535e-07
Time = 6.199610856e-07

PIMPLE: iteration 1
smoothSolver:  Solving for alpha.water, Initial residual = 4.7622511e-07, Final residual = 6.3664377e-13, No Iterations 1
Phase-1 volume fraction = 0.9736  Min(alpha.water) = -1.7852346e-28  Max(alpha.water) = 1.0007297
MULES: Correcting alpha.water
MULES: Correcting alpha.water
Phase-1 volume fraction = 0.9736  Min(alpha.water) = -2.7157011e-21  Max(alpha.water) = 1.0007297
smoothSolver:  Solving for alpha.water, Initial residual = 4.7608513e-07, Final residual = 6.3691332e-13, No Iterations 1
Phase-1 volume fraction = 0.9736  Min(alpha.water) = -1.7851287e-28  Max(alpha.water) = 1.0007295
MULES: Correcting alpha.water
MULES: Correcting alpha.water
Phase-1 volume fraction = 0.9736  Min(alpha.water) = -8.890103e-22  Max(alpha.water) = 1.0007295
smoothSolver:  Solving for alpha.water, Initial residual = 4.7594589e-07, Final residual = 6.3718766e-13, No Iterations 1
Phase-1 volume fraction = 0.9736  Min(alpha.water) = -1.7850229e-28  Max(alpha.water) = 1.0007294
MULES: Correcting alpha.water
MULES: Correcting alpha.water
Phase-1 volume fraction = 0.9736  Min(alpha.water) = -1.3578505e-21  Max(alpha.water) = 1.0007294
GAMG:  Solving for p_rgh, Initial residual = 0.0020968541, Final residual = 8.4986345e-06, No Iterations 3
**Pressure gradient source: uncorrected Ubar = 0.040000839, pressure gradient = 3324.6917** //这一行
time step continuity errors : sum local = 8.2519519e-10, global = -9.3757905e-24, cumulative = -9.9860764e-23
GAMG:  Solving for p_rgh, Initial residual = 0.00014216941, Final residual = 1.3187746e-06, No Iterations 3
**Pressure gradient source: uncorrected Ubar = 0.040000842, pressure gradient = 3323.7643** //这一行
time step continuity errors : sum local = 1.2809363e-10, global = 3.3488584e-24, cumulative = -9.6511905e-23
GAMG:  Solving for p_rgh, Initial residual = 8.9943051e-06, Final residual = 8.3146747e-08, No Iterations 5
**Pressure gradient source: uncorrected Ubar = 0.040000838, pressure gradient = 3325.0637** //这一行
time step continuity errors : sum local = 8.102696e-12, global = -6.6915661e-25, cumulative = -9.7181062e-23
ExecutionTime = 5.7 s  ClockTime = 6 s

你看看你那边是不是就没有生效。
2. 原理是在流场中添加一个体积力源项，不是你想的压差，具体深入的探索可以看 http://xiaopingqiu.github.io/2016/03/20/fvOptions2/ 。压差的方法可以找找帖子，我记得也有讨论。
3. 是的，就是UEqn.H和pEqn.H都得改。

MingfengWang

@学流体的小明非常感谢！

我是在constant文件夹下添加了fvOptions文件，但是没有得到像你列出的这样的输出，可能是我fvOptinos设置有问题？我再检查一下。
这个原理我去好好看一下，谢谢！
关于压差的方法，我也看到论坛上有讨论，我是按照论坛说的方法改的UEqn.H和pEqn.H，但是结果好想不太对，因为压力是集中到入口的一个点上而不是整个入口，这就很怪异，下面是图片：

李东岳

@李东岳在 OpenFOAM使用icoFoam周期边界条件时压力如何处理？中说：

原理可以看一下这个。不过有一阵子没更新了。我这几天重新整理一下

http://dyfluid.com/boundaryFoam.html

插一句，我更新了一下 http://dyfluid.com/boundaryFoam.html

MingfengWang

@学流体的小明这是我的邮箱mingfeng.wang@outlook.com，能不能单独交流一下，谢谢！

MingfengWang

@李东岳谢谢李老师

李东岳

“icoFoam不能使用fvOptions“我好想是在cfd-online上看到的，但是现在找不到了......

我给你看了一下，icoFoam确实没有这个功能，你直接换pisoFoam好了。

MingfengWang

@李东岳谢谢李老师！是不是查看icoFoam.C代码中没有fvOptions这一项？

李东岳

@MingfengWang 是的，没有这个

学流体的小明

@MingfengWang 压差的方法我也没用过。我也没啥经验，帮不了太多的忙，邮件交流就算了。李老师建议你换pisoFoam应该能解决问题。

MingfengWang

@学流体的小明好的，非常感谢！

MingfengWang

@李东岳跟李老师汇报一下，pisoFoam可以使用fvOptions并且有了结果，非常感谢李老师！！！

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OpenFOAM使用icoFoam周期边界条件时压力如何处理？