利用OpenFOAM开发一个求解波动方程的的求解器。
波动方程表达式为：
式中，c为波速，h为波高。
1 创建文件利用foamNewApp快速创建文件结构。
runfoamNewApp demo13cd demo13touch createFields.H
文件结构如下所示。
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2 源代码头文件createFields.H中实现物理量的读取// 需要从字典文件中读取变量c，并且定义待求标量h Info << "读取transportProperties文件" << endl; IOdictionary transportProperties( IOobject ( "transportProperties", //文件名 runTime.constant(), //文件位置 mesh, IOobject::MUST_READ_IF_MODIFIED, IOobject::NO_WRITE )); // 定义标量C，该变量从字典文件中读取dimensionedScalar C( "C", //字典中的关键字 dimVelocity, // 速度量纲，也可以写成dimensionSet(0,1,-1,0,0) transportProperties); Info << "读取标量场h" << endl;// 定义标量场hvolScalarField h( IOobject ( "h", runTime.timeName(), mesh, IOobject::MUST_READ, IOobject::AUTO_WRITE ), mesh);源文件demo13.C
#include "fvCFD.H"int main(int argc, char *argv[]){ // 给个程序使用说明 argList::addNote("本程序用于计算给定网格下的波动方程"); #include "setRootCase.H" #include "createTime.H" // 添加fvMesh对象mesh #include "createMesh.H" // 包括前面定义的createFields.H头文件 #include "createFields.H" Info << nl << "开始时间迭代计算" << endl; while (runTime.loop()) { Info << nl << "Time = " << runTime.timeName() << endl; Info << "求解物理场h" << endl; // 控制方程 fvScalarMatrix hEqn ( // sqr函数为计算C的平方 fvm::d2dt2(h) == fvm::laplacian(sqr(C), h) ); hEqn.solve(); // 求解方程 runTime.write(); // 写出数据 Info << "Execution Time = " << runTime.elapsedClockTime() << "s" << endl; } // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * // Info << nl; runTime.printExecutionTime(Info); Info << "End\n" << endl; return 0;}3 测试案例采用二维模型，几何尺寸为2x2m，网格尺寸0.02 m，计算域中心位置有一个0.2x0.2m的区域，将h的值设置为1，其他区域h=0。
这里挑重要的文件进行说明，细节可直接查看案例文件。
system/fvSolution文件中需要添加h的求解方式FoamFile{ version 2.0; format ascii; class dictionary; location "system"; object fvSolution;}// * * * * * * * * * * * * * * //solvers{ "h|hFinal" { solver smoothSolver; smoother symGaussSeidel; tolerance 1e-08; relTol 0.01; } }setFieldsDict字典文件进行初始化FoamFile{ version 2.0; format ascii; class dictionary; object setFieldsDict;}// * * * * * * * * * * * * // defaultFieldValues( volScalarFieldValue h 0); regions( boxToCell { box (-0.1 -0.1 -1) (0.1 0.1 1); fieldValues ( volScalarFieldValue h 1 ); } );transportProperties文件中指定波速FoamFile{ version 2.0; format ascii; class dictionary; location "constant"; object transportProperties;}// * * * * * * * * * * * * * * * * * * //// 定义波速CC [0 1 -1 0 0 0 0] 0.05;0/h文件指定待求量h的初始值与边界值FoamFile{ version 2.0; format ascii; class volScalarField; object h;}// * * * * * * * * * * * * //dimensions [0 1 0 0 0 0 0];internalField uniform 0;boundaryField{ topBot { type empty; } north { type fixedValue; value uniform 0; } south { type fixedValue; value uniform 0; } east { type fixedValue; value uniform 0; } west { type fixedValue; value uniform 0; }}计算结果如下图所示。
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（完毕）
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