本文以一个简单案例描述利用OpenFOAM中的laplacianFoam求解器计算瞬态热传导问题的一般步骤。

OpenFOAM中laplacianFoam求解器计算的是瞬态热传导方程：

式中，为热扩散系数，其单位为m2/s，，为热导率，为密度，为定压比热容。

laplacianFoam求解器需要准备的文件较少，需要在0/T文件中指定各边界的温度分布，以及在constant/transportProperties文件中指定介质的热扩散系数。system文件夹中的文件准备工作与其他求解器类似。

1 模型描述

计算模型及边界条件如下图所示。

生成计算网格文件solid.msh。

注：若想要利用ANSYS Mesh生成网格，需保证网格文件为ascii类型，不能使用binary类型，否则后面文件转换时会出错。

”

2 计算文件

• 进入终端，运行下面的命令

cd $FOAM_RUN
cp -r $FOAM_TUTORIALS/basic/laplacianFoam/flange/ .
mv flange solid
cd solid

• 将网格文件solid.msh拷贝到文件夹solid中，并利用以下命令转换网格

fluentMeshToFoam solid.msh

• 查看constant/polyMesh/bounday文件，文件内容如下所示，该计算区域中包含3个边界：wall-domain、temp_low、temp_high，后面指定边界条件的时候会用到

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       polyBoundaryMesh;
    location    "constant/polyMesh";
    object      boundary;
}
// * * * * * * * * //
3
(
    wall-domain
    {
        type            wall;
        inGroups        1(wall);
        nFaces          3285;
        startFace       13645;
    }
    temp_low
    {
        type            wall;
        inGroups        1(wall);
        nFaces          75;
        startFace       16930;
    }
    temp_high
    {
        type            wall;
        inGroups        1(wall);
        nFaces          100;
        startFace       17005;
    }
)

• 编辑0/T文件

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volScalarField;
    object      T;
}
// * * * * * * * * * * //
 
dimensions      [0 0 0 1 0 0 0];
internalField   uniform 300;
boundaryField
{
    temp_low
    {
        type            fixedValue;
        value           uniform 300;
    }
 
    wall-domain
    {
        type            zeroGradient;
    }
 
    temp_high
    {
        type            fixedValue;
        value           uniform 600;
    }
}

• 编辑constant/transportProperties文件指定物性参数。固体材料为低碳钢，热导率为46.4 W/(m2 K)，比热容为502.4 J/(kg K)，密度为7850 kg/m3，可得到其热扩散系数，修改transportProperties文件内容如下所示。

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "constant";
    object      transportProperties;
}
// * * * * * * * * * * * * //
 
DT              DT [0 2 -1 0 0 0 0] 1.17652e-05;

• 修改文件system/controlDict文件

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      controlDict;
}
// * * * ** * * * * * * * * * //
application     laplacianFoam;
startFrom       latestTime;
startTime       0;
stopAt          endTime;
//设置计算20s
endTime         20;
//采用时间步长0.05s
deltaT          0.05;
writeControl    runTime;
writeInterval   0.1;
purgeWrite      0;
writeFormat     ascii;
writePrecision  6;
writeCompression off;
timeFormat      general;
timePrecision   6;
runTimeModifiable true;

• 终端输入命令laplacianFoam执行计算，计算完毕后输入paraFoam进入后处理

laplacianFoam
paraFoam

计算结果如下图所示。

计算文件：

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道