[發明專利]一種移植FENE-P模型構建OpenFOAM求解器的方法

在審

• 申請號: 202211080190.3
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115374726A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 張鑫桂;陳韜;洪卓;梁遠飛;馮煒亮;袁學鋒
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F8/41;G06F8/76;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 覃釗雄

本發明提出了一種移植FENE?P模型構建OpenFOAM求解器的方法，包括：對FENE?P模型的源代碼進行選取，確認FENE?P模型的本構方程對應的代碼；修改rheoTeatFoam的TEqn.H，將FENE?P模型的本構方程對應的代碼移植到TEqn.H；修改rheoTeatFoam的creatFields.H，定義新的變量、注釋無關變量；選定環境進行編譯，確定OpenFOAM求解器編譯的位置；編譯完成后對OpenFOAM求解器進行驗證。本發明可以幫助用戶可以根據自身需求構建求解器，這對于湍流研究是一個極具重要的突破。

技術領域

本發明涉及湍流理論與模擬、計算流體力學領域，是一種移植FENE-P模型構建OpenFOAM求解器方法。

背景技術

作為經典物理學中最后一個未被解決的問題，湍流問題一直深深的吸引著眾多科研工作者。當前湍流研究可分為數值模擬計算和實驗兩個大的方向。而數值模擬又可分為直接數值模擬、雷諾平均方法以及大渦模擬。對于數值模擬而言，目前的選擇可以是用商業軟件(如：Fluent)或者是開源軟件(如：OpenFOAM)進行科學計算。

計算流體力學(CFD)是通過數值方法求解流體力學控制方程，得到流場的離散定量描述，并以此預測流體運動規律的學科。

精細化可擴展的非線性彈性(FENE-P)模型最初是基于彈性啞鈴表示聚合物分子而開發的，每個分子的端到端向量自然地與構象張量相關，因此這一類模型的本構方程經常作為構象張量的函數來編寫和處理。

現有的開源CFD軟件對于成熟的商業軟件相對固定，用戶的自由度不高，對于求解器的構建方式不能適應的用戶的需要。同時，現有技術對于湍流研究問題上的研究突破尚少。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種移植FENE-P模型構建OpenFOAM求解器方法，總結出一套遷移本構模型代碼至rheoTestFoam上構建全新求解器，從而進行本構模型驗證的流程方法，以此實現快速本構模型的驗證，為研究湍流進行流體力學計算的下一步工作奠定基石。

為了達到上述目的，在本發明提供了一種移植FENE-P模型構建OpenFOAM求解器的方法，其特征在于，包括：

S1、對FENE-P模型的源代碼進行選取，確認FENE-P模型的本構方程對應的代碼；

S2、修改rheoTeatFoam的TEqn.H，將FENE-P模型的本構方程對應的代碼移植到TEqn.H；

S3、修改rheoTeatFoam的creatFields.H，定義新的變量如：步驟S13中的變量TensorA、lambda1、L_2等)、注釋無關變量(即源程序中所含有的變量，如：A、lambda、L等)；

S4、選定環境進行編譯，確定OpenFOAM求解器編譯的位置；

S5、編譯完成后對OpenFOAM求解器進行驗證。

進一步地，所述步驟S1，具體包括：

S11、確定FENE-P模型的本構方程，FENE-P模型的本構方程如下所示：

其中τ是額外應力，tr(τ)為應力τ的跡，L為聚合物的最大拉伸，為應力的物質導數，則為速度散度的轉置，η_p是聚合物粘度，表示求物質導數，I為單位張量；

S12、確認所述方程每一項所對應的代碼；

S13、組合成一個完整的符合OpenFOAM編程語法的FENE-P模型的本構方程代碼。

進一步地，所述步驟S2，具體為：