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有！Mac原生的OpenFOAM: 下载&安装&使用指南

OpenFOAM是一款开源的CFD软件，功能很强大，而且可扩展性非常强。这里的可扩展性指的是在OpenFOAM的基础上可以自己开发各种求解器解决一些特定的问题。然而，OpenFOAM也存在开源软件的普遍问题：学习曲线较陡。尤其是软件安装，这第一步就会劝退一大批人。不论是OpenFOAM官网还是一些网上的教程，针对MacOS系统下的安装全都是基于Docker或者其他的虚拟机。其逻辑都是通过虚拟机虚拟出Linux系统，然后在虚拟的Linux系统里面使用OF。这种方式存在很多问题，最大的问题就是运行效率低，自己开发求解器的时候不容易调试。所以，最好的解决方案就是在MacOS系统下从OF源码编译出原生的程序，但是几乎所有平台都没有给出这种解决方案！即使找到了某种方式进行编译，也是非常麻烦，需要解决很多第三方依赖库和编译器的问题，非常浪费时间还不一定能搞定！基于此，本人花了一些时间将OpenFOAM的主流的版本编译为原生的app，解决了以上所有的这些繁琐的问题，非常容易使用。尤其对于一些初学者或者编程不太熟悉的用户，以前可能从来无法实现或者需要很长时间才能实现的问题，现在可以在一分钟之内解决问题。本文主要介绍如何下载和使用OpenFOAM
app。下面是详细介绍文本，同时也配有亲手操作的演示视频: 见B站。

1. 下载

下载很简单（如图1所示），查看可用版本并通过 解锁
按钮进行相应的下载操作（如下截图所示）。如果网站上没有列出您的目标版本，可以发送请求到进行私人定制。

图1： 访问下载页面，轻轻点击[解锁]按钮即可通过说明步骤获取

2. 安装

如果第一步完成，则相应的软件下载链接通过邮件发送给您。比如OpenFOAM-9的Apple
Silicon芯片版本（下面的过程全部以此版本为例进行讲解），下载得到的app文件为
OpenFOAM-9-darwin-arm64.dmg
镜像文件。双击打开即可得到如下图所示的内容，与常规的MacOS的app安装一样，只需要简单地将OpenFOAM-9 拖入左边的 Applications目录即可完成安装。

图2： OpenFOAM-9-darwin-arm64.dmg镜像文件中的内容

拖入完成之后，即可在LaunchPad中发现OpenFOAM-9 app，如下图所示：

图3： OpenFOAM-9-darwin-arm64.dmg
app安装完成后即可出现在launchpad中

app的文件列表

安装完成之后的app位于路径 /Applications/OpenFOAM-9.app/Contents
中，其中的文件列表如下图所示。其中 MacOS 目录中存放初始化脚本；
Resources/bin 中存放所有的可执行文件； Resources/lib
中存放所有的动态库文件； Resources/etc 中存放所有的环境配置文件；
Resources/OpenFOAM-9.sparsebundle 为存放源代码的Case
sensitive镜像文件（用于存放OpenFOAM源代码的，因为OF的源代码的文件名是区分大小写的，然而MacOS的默认文件系统是不区分文件名大小写的，所以通过创建一个区分大小写的disk
image是比较明智的选择）。

图4：OpenFOAM-9
app的路径和文件列表

详细的文件列表请访问原文查看

3. 加载OpenFOAM环境

完成以上步骤之后就跟其他所有系统或者平台下使用OpenFOAM没有区别了，只需要加载环境变量就行。

首次安装后的环境加载

首次安装后加载环境很容易，只需要打开lunchpad并用鼠标点击 OpenFOAM-9
app ( 图3 ) 即可。
然后会弹出一个小对话框（如下图所示），提示本需要用户进行安全确认。

图5： OpenFOAM-8-x86_64
app首次打开的安全验证提示

对于所有不是App
Store里面下载的软件，都会有此提示。只需要在系统的Security &
Privacy里面点击允许即可。

• Step 1

图6：在系统的安全&隐私管理里面允许运行OpenFOAM app

• Step 2

图7：在系统的安全&隐私管理里面允许运行OpenFOAM app

细心的同学可能发现，上面的几个截图里面的app名字是OpenFOAM-8-x86_64，这是因为我写这篇博文的时候用的是M1芯片的MacBook，而举例使用的OpenFOAM-9-arm64
app就是本机器下编译的，所以不会出现安全验证的提示。为了给大家展示这个安全验证的提示信息，所以上面的截图运行的x86_64架构的app是另一个Inter芯片的MacBook上编译的。一般情况下，除了开发者自己的电脑，其他人安装app并第一次打开的时候都会出现以上的安全验证提示。

安全验证允许之后，会弹出一个终端窗口（如图8所示)，在这个终端窗口里已经自动加载了OpenFOAM环境，可以运行OF自带的求解器，所有的相关的环境变量都有效。总之一句话，在这个终端窗口里可以做所有OpenFOAM的工作。

图8： 运行OpenFOAM app所弹出的终端窗口

自动加载OpenFOAM环境

通过上面的方式（直接点击OpenFOAM
app，在弹出的终端里面进行工作）可以工作，但是如果关闭这个窗口或者在其他的终端窗口里面是没有加载OF环境的，也就意味着无法运行OF的程序。我个人喜欢的一种方式就是在系统环境profile文件里面加入一段代码(如下所示)，让其自动加载OpenFOAM环境：
随便打开一个终端都可以使用OpenFOAM 。

# =========== OpenFOAM initialization start ===========
FOAM_DISK_IMAGE=/Applications/OpenFOAM-9.app/Contents/Resources/OpenFOAM-9.sparsebundle
FOAM_MOUNT_POINT=/Volumes/OpenFOAM-9
FOAM_VERSION=9
if [ ! -f ${FOAM_MOUNT_POINT}/etc/bashrc ]; then
   hdiutil attach -quiet -mountpoint ${FOAM_MOUNT_POINT} ${FOAM_DISK_IMAGE} && . ${FOAM_MOUNT_POINT}/etc/bashrc
else
   source ${FOAM_MOUNT_POINT}/etc/bashrc
fi
# =========== OpenFOAM initialization end ===========

只需要复制以上代码并粘贴到 ~/.bash_profile
文件中并保存即可。这样以后随便打开一个终端都能使用OpenFOAM了，就不用再在Launchpad里面点击OpenFOAM
app了。

至此，在Mac系统安装原生OpenFOAM软件及加载环境的步骤就全部完成了，非常容易，一分钟之内就可以完成！
从此开始，在Mac系统下使用OpenFOAM与Linux系统下完全相同。

检查了一下damBreak算例的并行，这个procBoundary1to0和procBoundary0to1 的value确实是不相等的，应该不是这个的问题。而且damBreak的并行和串行结果基本一致，说明肯定是我的solver或者边界条件的问题，可是我查了好久的资料都没有找到问题关键在哪。

@东岳

这是不是就是问题的所在，这个procBoundary1to0和procBoundary0to1 的value是不是应该相等才对？

@东岳 我猜也是边界条件的问题，这个processor边界需要自己在求解器里面处理吗？我没有处理过这个，我看OF自带的求解器里面好像也没有做处理，比如buoyantPimpleFoam。东岳老师您可以稍微给我点这方面的例子或者资料吗？多谢多谢！

问题

之前用OpenFOAM分块并行计算，并没有注意结果是否有问题。但是最近用并行计算三维模拟的时候出现了很大的问题，这才回头看看二维的情况。发现二维的串行与并行结果差异也是巨大。模拟结果中这个上升的plume结构都不一样了，如果probe某个节点再对比二者的演化值，肯定也是没法接受。下面两个图是并行和串行在1000 year的结果。

串行计算已经与别人的程序做过benchmark对比了，是完全没有问题的。这个并行与串行的差异问题希望有大佬分享一下经验，多谢！

• 串行结果

• 并行结果

算例说明

算例使用的求解器是自己写的见docker HydrothermalFoam。

串行和并行的所有设置都是一样的，下面贴上并行参数设置字典

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      decomposeParDict;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

numberOfSubdomains 4;

method          scotch;

simpleCoeffs
{
    n               (2 2 1);
    delta           0.001;
}

hierarchicalCoeffs
{
    n               (1 1 1);
    delta           0.001;
    order           xyz;
}

manualCoeffs
{
    dataFile        "";
}

distributed     no;

roots           ( );


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

边界条件

其中压力中的noFlux边界条件是自己定义的，其实与fixedFluxPressure边界条件(U==0)的情况是一样的。

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volScalarField;
    object      T;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [0 0 0 1 0 0 0];

internalField   uniform 278.15;     //278.15 K = 5 C

boundaryField
{
    top
    {
        type            inletOutlet;
        phi                     phi;
        inletValue      uniform 278.15;
    }
    bottom
    {
        type fixedValue;
        value   uniform 773.15; //placeholder
    }
    sidewalls
    {
        type            zeroGradient;
    }
}

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

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volScalarField;
    object      p;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [1 -1 -2 0 0 0 0];

internalField   uniform 250e5;

boundaryField
{
    top
    {
        type            fixedValue;
        value           uniform 250e5; 
    }
    bottom
    {
        type            noFlux;
    }
    sidewalls
    {
        type            noFlux;
    }
}

@张RP @Hungryandfool @沐风 喜欢就帮我来个five star😀,让它在vscode marketplace上活跃起来

• 这是个开源项目，有想法的或者有需要补充的，欢迎加入一起完善它，gitlab仓库地址：https://gitlab.com/vscode_extension/vscode-openfoam

• 如果发现什么bug或者有什么意见可以反馈到项目的issue tracker，尽量详细一些。issue tracker地址：https://gitlab.com/vscode_extension/vscode-openfoam/-/issues

@东岳 太感谢了！您这次来了一个非常透彻的分析，我的疑问已全部被解决。

@书生kao 你这应该是有状态方程的吧？最简单的办法就是在solver里面直接写一个循环，求解完p T直接搞一个循环，根据状态方程或者你们的实验数据表更新更新每个element的热力学性质值。这种方法就是不通用，只适用于当前solver当前的科学问题，更通用的办法是自己写一个thermophysical lib。这两种方法我都有经验，经过了大半年的摸索，终于打通了😄 我猜你的问题跟我的很像，我是做hydrothermal模拟的，流体是纯水或者海水，而你的是石油和二氧化碳。从变成角度来看，框架是没有区别的

@东岳 对的，我也正在琢磨在cfd-online和stackoverflow上推一下的，此插件支持双语版本，根据用户的vscode界面语言选择使用中文还是英文显示

回复: 首个OpenFOAM的VS Code插件公开发布
@沐风 悬停提示，类似下图这样的效果

@沐风 我看了你说的这个帖子，好像跟我这个插件不是一回事儿呀。如果我没理解错，你推荐的这个帖子是进行OpenFOAM编程(写Solver的C++编程)的吧？这个VScode现成的插件已经非常强大了，我一直在用，代码高亮、跳转、自动补全非常棒的呀。我搞的这个插件是OpenFOAM进行case setup的时候，高亮显示OpenFOAM的字典文件什么的😂，有了语法高亮在进行算例设置的时候看着会舒服很多，还有后面我会添加命令的悬停提示功能，应该很有帮助。

@沐风 是的，目前这个VScode的代码高亮插件才刚开始，还很初步，只添加了我自己常用的一些命令的高亮。这是个开源项目，如果大家感兴趣或者觉得有用，可以参与一起完善。毕竟我个人的时间非常有限，目前只能倾向于我自己的使用。你推荐的帖子很有用，我会参考并想办法引进到vscode的插件中。

虽然目前市面上也有不少的开源的或商业的OpenFOAM的GUI软件，但是对于一个OpenFOAM深度用户而言，直接用文本编辑器进行操作是最方便最高效的。
而 VS Code 又是一款非常非常优秀的代码编辑器，那么对其进行语法高亮、智能提示以及代码片段功能就非常有用了，不仅颜值高而且平时码字的时候也会更高效。但是目前还没有发现 VS Code 上的相应插件可供使用。 作者就只能自己动手开发一枚了： vscode-OpenFOAM ，希望能对CFD中文社区做一点点小贡献😎

VS code插件商店中的展示

安装

与其他的vscode扩展插件安装方法一样，直接在vscode的扩展管理中搜索 openfoam 直接进行安装即可。

使用

因为OpenFOAM的各种字典文件和输入数据文件都没有扩展名，而vscode的语法高亮是通过代码文件的扩展名来判断语言的，所以我们需要在vscode的设置中配置 OpenFOAM 语言的探测规则，即通过 files.associations 属性配置来完成，配置方法很简单。VScode的老用户可以忽略此步骤了。

Code->Preferences->Settings

在用户Settings.json文件中添加红框所示的内容，可以直接从下面的代码中复制

"files.associations": {
    "*Dict": "OpenFOAM",
    "*Properties": "OpenFOAM",
    "fvSchemes": "OpenFOAM",
    "fvSolution": "OpenFOAM",
    "**/constant/g": "OpenFOAM",
    "**/0/*": "OpenFOAM"
    }

如此设置之后就可以看到你的OpenFOAM字典文件已经有了语法高亮，如下图所示：

1. Fields input data

2. thermophysicalProperties

3. blockMeshDict

4. fvSolution

后续工作

目前已经将大部分的关键词和变量（作者常用的）等进行了语法高亮显示，但是还有一些其他的有待添加。如果有需要的同学可以将自己的需求告诉我，我可以添加进去。各位大佬有什么建议，也可以告诉我哈

鼠标悬停提示

正在开发中....

代码自动补全

正在开发中...

假设我又一个这样的方程：
$$\frac{\partial( \rho T)}{\partial t} = -\nabla \cdot (\vec{U}\rho T)$$

其中$\rho$表示流体（比如水）的密度，根据状态方程及p,T计算出来。请问在离散的时候下面这两种写法的结果有什么区别？

1. fvm::ddt(rho, T) == -fvm::div(phi,T);

2. rho*fvm::ddt(T) == -fvm::div(phi,T);

背景：孔隙流求解器中有一个volScalarField permeability类型的量表示孔隙介质的渗透率，一般都是在0文件夹下给定permeability的边界条件和初始条件（渗透率并不需要求解，所以边界条件其实没有什么用，就是个占位符）。如果我想让这个permeability随时间变化（比如k=k0+t*10^-20），怎么实现？

随时间变化的边界条件好设置，就是不知道如何设置随时间变化的场值？哪位大神有这个经验，求赐教，不胜感激！

@东岳 帖子好像沉掉了，再次求助李老师。主要就是顶部边界条件不知道怎么设置，顶部是定压，也就是P是恒定的，但是流体可以自由出入。而方程中求解的是prgh，所以不知道prgh如何设置边界条件了，可能还需要与出口的速度边界条件保持一致性

@random_ran 原来的求解器的alphaEff好像是根据湍流模型计算出来的，具体细节还没搞懂。我在原来求解器算例的求解过程中输出了这个量，发现是0.001，是个常数。从量纲来看应该与热传导系数/密度/比热相同，我就在修改后的求解器中暂用DT/cp_f/rho0_f代替了。

而==后面的应该是与源项有关的东西，我这里没有其他热源，所以就去掉了，不知道是不是会有别的影响。（我在原来求解器和BenardCells算例基础上测试了，去掉这一项对结果没有什么影响）

看结果好像是不能够有效地从底边界传热，不知道是不是边界条件设置的问题，还是其他什么原因

@random_ran 是的，温度跟想象的不一样。
我试了底边界温度如果太低的话短时间内几乎不会有plume splitting，所以试了一下更高的温度。
我这里的温度单位都是摄氏度。

这个我是从原来的求解器基础上改的，用自带的算例BenardCells一步一步测试，求解器简化后对这个算例的结果并没有什么影响，所以我猜求解器修改应该没错。