五、例子：在icoFoam中加入温度场求解
准备：
能量控制方程：
其中DT为热扩散率。在壁面上给定值条件。
需要解决的问题：
- 如何创建标量场T
- 如何创建热扩散率DT
- 如何定义温度方程，并求解
- 如何在算例中设定T和DT
- 如何设定T的离散格式
- 如何设定T的求解器的收敛标准等
步骤：
1、创建程序需要的新物性和新变量场
打开myicoFoam.C可以看到，程序开始运行时调用CreateFields.H，创建变量场。
打开CreateFields.H，可以看到程序首先从transportProperties文件中读入物性，
Info<< "Reading transportProperties\n" << endl;
IOdictionary transportProperties
(
IOobject
(
"transportProperties", //从字典文件transportProperties读入
runTime.constant(), //transportProperties文件位于目录runTime.constant()中
mesh, //网格对象
IOobject::MUST_READ,
IOobject::NO_WRITE
)
); //创建了Iodictionary类型对象 transportProperties
dimensionedScalar nu //首先读入粘性系数
(
transportProperties.lookup("nu")
); //创建有量纲标量nu，nu通过从字典transportProperties查找”nu”来赋值
//添加新方程需要的物性DT
dimensionedScalar DT //首先读入热扩散率
(
transportProperties.lookup("DT")
); //创建有量纲标量DT，DT通过从字典transportProperties查找”DT”来赋值
//此外还要从createFields中读入p,U场，我们要加入的新的变量场为温度场T，最快的加入温度场的方法是拷贝p场的代码，修改为
Info<< "Reading field T\n" << endl;
volScalarField T
(
IOobject
(
"T",
runTime.timeName(),
mesh,
IOobject::MUST_READ,
IOobject::AUTO_WRITE
),
mesh
);
这样，创建了新的vol标量场T，从文件T中读入。
对于T的创建具体解释如下：
- 创建了标量场T
- T通过读(IOobject::MUST_READ)在runTime.timeName()目录下名称为“T”的文件创建，在开始计算时，runTime.timeName()是contorlDict中设定的startTime值决定的。
- T将自动写入(IOobject::AUTO_WRITE)计算结果到runTime.timeName()目录中,runTime.timeName()随迭代是变化的，写入控制由contorlDict中设定。
- T是定义在mesh对象上的，这意味着T在内部cell上有值internalField，在边界上还需要边界条件，这与polyMesh/boundary中要一致。
2、在求解器中加入新的求解方程
下一步回到myicoFoam.C加入新的微分方程，由于温度场依赖于速度场，可放在PISO循环后面。
# include "continuityErrs.H"
U -= rUA*fvc::grad(p);
U.correctBoundaryConditions();
//Add the temperature equation
fvScalarMatrix TEqn //温度是标量方程
(
fvm::ddt(T)
+ fvm::div(phi, T) //要用到界面流量
- fvm::laplacian(DT, T) //扩散项
);
TEqn.solve(); //求解
3、编译
wmake
4、在算例中加入新方程的初始和边界条件
- 拷贝一个cavity算例到mycavity
- 修改transportProperties字典文件，设定DT
cd constant
修改transportProperties文件，前面已提到DT要从该字典文件读入。设定DT=0.002m2/s
DT [0 2 -1 0 0 0 0] 0.002;
- 修改T文件，设定初始值和边界
cd 0 #进入0目录
拷贝一个T文件
cp p T
修改T文件为
FoamFile
{
version 2.0;
format ascii;
class volScalarField;
object T;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
dimensions [0 0 0 1 0 0 0];
internalField uniform 300; //初始内部点为300℃
movingWall
{
type fixedValue;
value uniform 350; //边界为350℃
}
fixedWalls
{
type fixedValue;
value uniform 300; //边界为300℃
}
5、修改离散格式和代数求解器求解控制文件
- 进入system目录
由于温度方程有非稳态项，对流项，扩散项，分别要在ddt，div，laplacian中设置
打开fvSchemes文件，添加
divSchemes
{
default none;
div(phi,U) Gauss upwind;
div(phi,T) Gauss upwind;
}
laplacianSchemes
{
default none;
laplacian(nu,U) Gauss linear corrected;
laplacian(DT,T) Gauss linear corrected;
laplacian((1|A(U)),p) Gauss linear corrected;
}
在fvSolution中设置代数求解器选项
T
{
solver PBiCG;
preconditioner DILU;
tolerance 1e-06;
relTol 0;
};
注意T方程形成的矩阵是非对称的，不要用PCG和DIC
6、运行
blockMesh
myicoFoam . mycavity
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