OpenFOAM是目前应用场景最广泛、用户数量最多的开源CFD代码。它在工业界和学术界都有大量的用户,其中同时包含了各种商业公司和学术机构。OpenFOAM已经在航天航空和兵器、能源电力、车辆和地面交通、重工业机械、船舶、电子等领域中得到大量工程应用。
OpenFOAM开源软件的实体管理机构为OpenFOAM Governace,该机构在开源社区的基础上通过会议形式对OpenFOAM的代码研发和软件发展方向进行决议和管控。该开源社区机构的成员构成如下:OpenCFD Ltd.、ESI Group、Volkswagen、General Motors、FM Global、TotalSim Ltd.、TU Darmstadt、Wikki Ltd。其中有OpenFOAM开源代码的原始开发机构OpenCFD Ltd.,目前版权方ESI Group;工业界各领域的领头羊,例如大众汽车、通用汽车等;工业认证和保险体系机构FM Global;德国顶尖工程师高校达姆施塔特工业大学。可以看到,OpenFOAM的发展在大众汽车、通用汽车的支持下,具备丰富的工程应用背景;在OpenFOAM开发团队、众多学术界用户和管理实体机构成员达姆施塔特工业大学的支持下,具备强劲的学术理论背景。
OpenFOAM的整体框架由前处理器、求解器和后处理器3部分构成:
– 前处理器Pre-processing模块具备基本的网格生成功能,并提供了丰富的网格处理工具接口。
– 求解器Solving模块是OpenFOAM的主体部分,包括2种类型:
1、标准应用计算程序;
2、用户定制应用计算程序接口。
其中标准应用计算程序囊括了可以和Fluent以及Star ccm+比拟的CFD求解功能,支持求解的模型类型包括但不限于:不可压缩流、可压缩流、平流模型、各种湍流模型、传热计算、多相流计算、燃烧计算、动网格等;
支持的分析领域和学科包括但不限于:汽车空气动力学分析及优化、机舱热管理、风道流量匹配分析、风噪分析、除霜除雾分析、乘员舱舒适性分析、飞机气动外形分析和优化、机翼流固耦合分析、航空发动机燃烧及污染物排放分析。
– 后处理器Post-processing模块则是直接集成和应用开源后处理平台Paraview,提供了针对求解结果的交互式可视化后处理能力。
OpenFOAM的优势可提炼为以下几点:
– 代码开源,基于GPLv3协议,计算代码完全对用户透明,计算模型和计算过程完全可控;
– 所有代码、模块和功能,免费使用,不用像商业软件那样花费高价买断或年租;
– 支持多核并行计算,且不限核数上限,无并行计算线程/核数许可限制;
– 对用户友好的偏微分方程描述语法,接口灵活,可根据用户需求、针对求解功能,进行任意功能定制和扩展;
– 支持主流的CFD网格格式和类型,可通过业界主流大型前处理软件(ANSA或Hypermesh)进行前处理,生成可导入和识别的网格;
– 强大的开源后处理平台(Paraview),具备场变量识别、云图显示、曲线绘制、截面显示、测点读数等功能。
– 由于代码开源透明,可自由定制开发UI界面、求解器接口、前后处理流程自动化模板,形成针对企业CFD计算需求的前后处理和求解过程一体化、自动化的流程平台。
我们能够提供的技术服务:
– OpenFOAM软件培训:包含OpenFOAM基础应用培训、CFD理论算法培训、OpenFOAM定制开发培训、OpenFOAM项目应用培训。
– OpenFOAM教程、手册等素材的编写和翻译。
– OpenFOAM的工程咨询项目:使用OpenFOAM,结合客户的技术需求,完成CFD分析计算任务,包括CFD网格模型的生成、OpenFOAM计算设置、CFD计算结果后处理、分析计算报告编写等。
– OpenFOAM定制开发,分为两种类型:
1、求解器功能扩展和定制开发;
2、CFD分析流程模板定制、可视化前后处理平台定制封装。
分别针对客户对OpenFOAM求解器的专业功能扩展需求,和针对客户对CFD分析流程自动化模板化的需求,或针对客户对CFD分析流程软件的封装定制需求。
OpenFOAM分析案例:
飞机空气动力学分析速度云图分布。
计算能力的提上使高保真CFD的应用成为可能。对车辆周围噪声仿真来说,合适的网格尺寸在1-2mm。对于车辆周围的流体结构仿真来说,网格可以精确到5-10mm,最终模型可以包含8000万单元或更多。此类问题商用软件需要HPC license 进行求解,而Openfoam不涉及license问题,而硬件设备的性能提升对于今天而已轻而易举。
汽车工程师采用OpenFOAM软件可用于多个系统的开发, 包括温度控制、造型空气动力学, 以及发动机相关系统开发,比如进气和排气歧管设计及燃烧仿真。
Underhood
Aerodynamcis
Climate control
OpenFOAM定制开发案例:
基于Openfoam开发的一款专业的流体及结构仿真分析软件,能够在同一个软件界面中进行网格划分、流体仿真计算、结构强度仿真计算、流固耦合仿真计算及后处理等工作,具有快速、便捷、高效、精确等特点,能够大幅提升仿真分析工作效率。软件能够广泛的应用于各类产品的流动、换热及结构强度仿真分析。