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OpenFOAM खेतों (अदिश, सदिश और दशांश) के साथ संचालन के लिए कम्प्यूटेशनल तरल गतिकी का एक स्वतंत्र रूप से वितरित टूलकिट है। आज यह "पूर्ण" और FVM गणनाओं के लिए प्रसिद्ध अनुप्रयोगों में से एक है। विशेष रूप से, पैकेज न्यूटोनियन और गैर-न्यूटोनियन चिपचिपा तरल पदार्थों की हाइड्रोडायनामिक समस्याओं को हल करने की अनुमति देता है, दोनों असंक्रामक और संकुचित करने योग्य सन्निकटन, जो संवेदी गर्मी हस्तांतरण और गुरुत्वाकर्षण बलों की कार्रवाई को ध्यान में रखते हैं। अशांत प्रवाह का अनुकरण करने के लिए, RANS मॉडल, LES और DNS विधियों का उपयोग करना संभव है। सबसोनिक, ट्रांसोनिक और सुपरसोनिक समस्याओं को हल करना संभव है।
पैकेज पुस्तकालयों के एक सेट पर आधारित है जो अंतरिक्ष और समय दोनों में आंशिक अंतर समीकरणों के समाधान के लिए उपकरण प्रदान करता है। कोड की कामकाजी भाषा OOP C ++ है। इस भाषा के संदर्भ में, समीकरणों के प्रोग्राम कोड (एक निष्पादन योग्य फ़ाइल में अनुवादित होने से पहले) में अधिकांश गणितीय अंतर और टेनॉर ऑपरेटरों को एक पठनीय रूप में दर्शाया जा सकता है, और गणना प्रक्रिया के दौरान प्रत्येक ऑपरेटर के लिए विवेक और समाधान विधि को उपयोगकर्ता द्वारा चुना जा सकता है। इस प्रकार, एक कम्प्यूटेशनल ग्रिड (विवेकाधीन विधि) की अवधारणा, बुनियादी समीकरणों का विवेक, और बीजीय समीकरणों को हल करने के तरीके पूरी तरह से कोड में अलग हो जाते हैं और अलग हो जाते हैं।
कार्य
हम एक अनंत वर्ग सिलेंडर के आसपास प्रवाह की समस्या को हल करते हैं। द्रव अकुशल और चिपचिपा होता है।
ऐसे कार्यों के लिए, बहुत सारे प्रयोगात्मक डेटा। इसलिए, अंत में हम संख्यात्मक मॉडलिंग के परिणामों की तुलना कर सकते हैं।
जहां यू = (यू, वी) आयाम रहित वेग है, पी आयाम रहित दबाव है, और रे
रेनॉल्ड्स संख्या है ।
कम्प्यूटेशनल डोमेन को जाली करने के लिए, ब्लॉक ग्रिड का उपयोग किया जाता है। निर्माण ब्लॉकमेश उपयोगिता, ओपनफैम पैकेज का उपयोग करके किया जाता है। क्षेत्र को असंतुष्ट कोशिकाओं में विभाजित किया गया है जिनके पास घन आकार है। प्रवाह के विमान के समानांतर "पीछे" क्षेत्र के सामने और पीछे की सीमा पर दो-आयामीता के लिए, विशेष सीमा स्थितियों का उपयोग किया जाता है।
| सीमा | परिवर्तनशील | सीमा की स्थिति का प्रकार |
| "फ्रंट", "बैक" | यू पी | खाली |
| "इनलेट", "आउटलेट" | यू | FixedValue |
| "इनलेट", "आउटलेट" | पी | FixedValue |
| "बॉटम", "टॉप" | यू | ZeroGradient |
| "बॉटम", "टॉप" | पी | ZeroGradient |
| «स्क्वायर» | यू | ZeroGradient |
| «स्क्वायर» | पी | FixedValue |
विभाजन योजना
अनंत क्षेत्र को एक सीमित क्षेत्र द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो एक आयताकार समानांतर चतुर्भुज है, जिसके केंद्र में एक वर्ग सिलेंडर रखा गया है। तीन आयामी समाधान क्षेत्र की पसंद सॉफ्टवेयर सुविधा के अनुसार किया जाता है। OpenFOAM 2D समस्याओं का समाधान प्रदान नहीं करता है।
इस OpenFOAM कंप्यूटिंग पैकेज में गति के समीकरणों की प्रणाली का विचलन
FVM (परिमित-मात्रा विधि) परिमित
मात्रा पद्धति का उपयोग करके किया जाता है। निर्मित कम्प्यूटेशनल ग्रिड के सेल केंद्रों में वेग और दबाव के असतत मूल्य स्थानीयकृत हैं।
| रक़म | OpenFOAM पैकेज में सन्निकटन योजना | अपक्षय क्रम |
| समय व्युत्पन्न | यूलर | पहले |
| दबाव ढाल | गौस रैखिक | दूसरा * |
| संवहन शब्द | गॉस सीमितसीक्यूवीवी 0.2 | पहला / दूसरा |
| Laplacian | गाउंस लीनियर सही किया गया | दूसरा * |
* - कुछ क्षेत्रों में, ग्रिड की विशेषताएं सटीकता के क्रम को कम कर सकती हैं।
निर्णय
समस्या का समाधान icoFoam उपयोगिता का उपयोग करके किया जाता है, जो
PISO एल्गोरिथ्म पर आधारित है। मुख्य चरण आरेख में प्रस्तुत किए जाते हैं। पुनरावृत्ति प्रक्रिया वेग और दबाव के समीकरणों के अनुक्रमिक समाधान पर आधारित है।
पी के लिए रैखिक समीकरणों की प्रणाली को हल करने के लिए, हमने पीसीजी सॉल्वर (पूर्व-संयुग्मक ग्रेडिएंट) का उपयोग किया। प्रारंभिक सन्निकटन सेट करने के लिए, गम्स-सॉल्वर (
वी चक्र के साथ मल्टीग्रिड विधि ) का उपयोग किया गया था, जिसमें गाऊस-सेगमेंट चिकनाई थी। U के लिए रेखीय समीकरणों की प्रणाली को हल करने के लिए, हमने प्रारंभिक सन्निकटन के लिए DILU सॉल्वर (Diagonal incomplite-LU) के साथ PBiCG सॉल्वर (पहले बिस संयुग्मक ग्रेडिएंट) का उपयोग किया।
| कार्य | समाधान विधि | मापदंडों |
| दबाव के लिए | पीसीजी | पूर्ववर्ती GAMG, सहिष्णुता 1e-6; relTol 0; |
| Preconditioner | GAMG | चिकनी गॉस सीडेल; agglomerator चेहराअप्रायर; mergeLevels 1; relTol 0;
nCellsInCoarsestLevel 10; cacheAgglomeration true; |
| गति के लिए | PbiCG | सॉल्वर PbiCG; पूर्व-संचालक DILU; सहिष्णुता 1e-06; relTol 0; |
पूर्वगामी- पूर्ववर्ती,
सहिष्णुता - अवशिष्ट मापांक का अधिकतम स्वीकार्य मूल्य,
चिकनी - चौरसाई विधि,
एग्लोमोर्टर - एग्लोमोमीटर,
nCellsInCoarsestLevel - सबसे मोटे ग्रिड पर कोशिकाओं की संख्या।
कम्प्यूटेशनल डोमेन के अपघटन के डोमेन अपघटन विधि को लागू किया जाता है। समाधान क्षेत्र को 4 छोटे उप-क्षेत्रों में विभाजित किया गया है, जिनकी गणना विभिन्न प्रोसेसर कोर पर की जाती है।
परिणाम
रेनॉल्ड्स संख्या पर सीडी की निर्भरता।
▲ - ओपनफैम, Dav- डेविस एंड मूर (1982) - - - - - शुशांता दत्ता (2008) (हेरा (2010)
हमारे परिणाम लगभग अन्य शोधकर्ताओं के परिणामों के साथ मेल खाते हैं। हालांकि, बेवेल की गई जाली के लिए, परिणाम प्रयोगात्मक लोगों से काफी अलग हैं।
खैर, प्रवाह की एक सुंदर तस्वीर।
आधिकारिक OpenFOAM वेबसाइटPS मेरा पहला पोस्ट habrahabr पर