SWOF操作手册:掌握流体仿真软件的秘密武器

一、启动SWOF

双击桌面SWOF图标,进入SWOF界面

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二、SWOF参数设置


1、创建工程

单击Creat进入工程创建界面,输入工程名称,点击上传路径选择工程文件夹存放路径OpenFoam将会在选定路径下创建以工程名称为名的文件夹,OpenFOAM计算文件将会在该文件夹下生成。

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点击上传路径后跳出弹窗选择路径,单击文件夹图标选择路径,通过save确定路径,退出弹窗后点击确认,后台生成工程文件夹

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若上传路径中没有想要存放工程的文件夹,可以通过云桌面资源管理器创建路径。单击下图1所示位置,选择我的文件进入资源管理器

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选择文件夹创建路径,右击选择创建文件夹,可以创建OF工程文件夹所在路径。

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2、导入网格文件

SWOF提供两种网格文件导入方式,一是Fluent网格或case文件,二是STAR-CD网格文件导入(支持V4网格导入,需导入.bnd, .cel, .inp, .vrt文件)。此处以Fluent的case文件为例。点击展开Import节点,单击Fluent,进入文件导入界面,选择网格维度,单击上传文件,从本地选择需要上传的case文件,再单击提交&转换格式开始上传文件,并转换成OF网格数据。

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文件上传成功后,会自动将其转换成OF格式,并在区域1显示网格,区域2显示OF相关命令的日志消息

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3、网络检查

按下图顺序,首先单击左侧列表中CheckMesh切换至网格检查界面,然后点击检查网格进行网格检查,同样在消息框中刷新网格检查日志

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4、求解器设置

目前SWOF集成了四大类,共13个求解器(SimpleFoam、PimpleFoam、pisoFoam、icoFoam、RhoCentralFoam、RhoSimpleFoam、RhoPimpleFoam、SonicFoam、BuoyantBoussinesqSimpleFoam、BuoyantSimpleFoam、BuoyantBoussinesqPimpleFoam、BuoyantPimpleFoam、interFoam)。单击Solution Setup中General切换求解器设置界面,单击确认确定求解器。该设置对应OF文件controlDict中application参数

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5、材料设置

该参数设置对应OF文件transportProperties,按照下图方式,单击Materials进入材料设置界面,设置完成后单击save保存。参数保存后界面会弹出弹窗告知用户参数保存是否成功。

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如果求解器设置为interFoam,则材料参数设置界面可以分别设置主相、次相材料参数、表面张力以及主相选择,如下图所示

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6、模器设置

模型设置里面主要有三个,Turbulence湍流模型设置(对应OF的turbulencePropeties文件),Thermo热力学模型(对应OF的thermophysicalProperties文件),Gravity重力设置(对应OF中g文件)

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7、边界条件设置

边界条件设置,对应OF中0文件夹中的文件设置。单击Boundary Conditions进入边界条件设置界面,区域1设置边界参数,区域2设置场参数

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点击区域1中会显示网格文件中设置的边界,点击Edit进入边界条件设置,SWOF会根据用户的求解器设置、模型设置确定仿真中涉及的变量,针对每个变量设置边界条件,变量根据其属性放置在不同的标签。每个标签中的参数设置完成后均需要单击save保存参数。参数填写时需要注意,矢量变量,如U,参数设置是以x y z格式输入,标量以x格式输入,标量输入不能有空格。

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边界参数设置完成后,再设置场参数,设置完成后单击确认按钮保存参数,后台会生成相应的文件,保存成功后界面会跳出弹窗提示保存成功。



8、区域设置

Set Fields设置对应OF文件setFieldsDict,目前提供两种模式,boxToCell和boxToFace,Point1和Point2对应box后的两个数据点,fieldValue选择初始场的变量并设置值,可多选。变量和标量参数输入同上。

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9、仿真时间设置

Time Control对应OF文件controlDict中仿真时间设置,设置仿真开始时间,结束时间,时间步长,RunTimeModifiable(通过设置为yes 或者no,让OpenFOAM 在每个时间步读取或不读取所修改的字典文件),和AdjustTimeStep(设定 OpenFOAM 是否开启可调节时间步功能,可设置为yes 或者no),startFrom目前只提供startTime模式,stopAt设置只提供endTime模式。

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10、输出设置

Write Control对应OF文件controlDict中writeControl writeInterval等设置,purgeWrite一种循环写入数据的方式,其值代表循环时间步数,设置为2表示只输出最近的两个时间步的结果。

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11、离散格式设置

离散格式对应OF文件中fvScheme设置,分为两个打类,一个是Temporal Discretization(对应fvScheme中的ddtSchemes),一个是Spatial Discretization(除ddtScheme外其余离散格式)。

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Spatial Discretization中Grade Scheme和Div Scheme为降低GUI开发难度,根据求解器和模型设置会将涉及的的变量全部显示并设置,可能存在变量多余现象,经过测试,多余变量的离散格式设置,不影响OF计算。

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12、线性求解器设置

线性求解器设置对应OF文件中的fvSolution,设置变量根据变量属性放置在不同的标签页,点击各标签页进入设置界面,如下图所示

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选择solver后,有预处理器、光顺求解器(根据不同solver显现)、残差、相对残差等参数设置,另外还有一个Final选项,对应fvSolution中变量Final设置,当选择为on时,可进行残差和相对残差设置(目前只能设置残差,求解器设置默认和上述一样)

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13、松弛因子设置

松弛因子对应fvSolvtion中松弛因子设置,如果不需要设置,则将其设置为1.。

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14、循环次数设置

同样对应于fvSoluttion中相关设置,主要设置非正交修正、内循环、外循环等参数,同时对于部分案例,需要设置参考点和参考压力的,也在此界面进行设置,参考点设置点坐标。界面参数均需要要设置,否则参数保存会报错,多余设置不影响OF运行。

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注意事项:12~14均是设置OpenFOAM配置文件fvSolution,对其中任意一项更改均需要在Solver Control界面再次单击确认,以完成后台文件更新。



15、并行数量设置

Parallel Options设置对应OF文件中decomposeParDict文件,此处不提供分块模式选择,统一采用scotch方式,用户只提供并行进程数量。

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16、计算提交

Calculate界面包含四块内容,首先是区域1位置队列选择,提供自动(部分求解器设置了默认的队列)、神威(仿真计算使用sw队列)和X86(仿真计算采用x86队列)。下方有个expr和share队列的选择,每个用户根据自身实际情况进行选择(和用户队列使用权限有关)。队列选择下方有三个命令,setFields(若Set Fields选择为on),DecomposePat(若Parallel Option设置为on)和启动Caculation。根据顺序,分别进行设置初始场、分块和提交计算命令。

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点击启动Calculate后,后台提交计算,区域1位置进度条根据运行的时间步实时刷新,同时2位置出现终止Calculate按钮,单击按钮可以终止计算。区域3位置实时更新残差图,区域4位置刷新OF仿真计算的日志消息。

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单击终止按钮,计算停止,界面出现重启Calculate按钮,单击按钮可以从最后保存的时间步继续计算

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17、后处理

计算完成后点击Post Processing进入后处理界面,输入pvserver(后处理并行进程数,与OF并行进程数无关)值,单击启动ParaView后出现两个按钮,打开Paraview和终止Paraview,单击打开Paraview进入后处理界面。后处理具体操作参考ParaView用户手册。

后处理也可通过高性能仿真平台的ParaView进行处理。

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后处理完成后,关闭后处理页面,同时单击终止Paraview关闭pvserver服务。



三、打开以存在的案例

单击Open进入工程打开界面,单击打开路径选择工程文件夹,此时存在三种情况,若之前通过SWOF提交过OF作业,且正在运行,而用户将要打开的case不是正在运行的case时,界面会出现以下提示,选择确定,则正在运行的OF作业将会被停止。

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若打开的案例就是正在运行的案例,则会读取案例设置的参数,在Calculate界面上单击启动Calculate会显示案例运行的进度和残差图。

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若无案例正在运行,则读取案例数据,并显示在GUI相关表单中。



四、作业管理

作业管理,既可以在SWOF的界面中进行作业提交和终止,同时可以再云桌面的作业管理系统中进行查看。单击桌面左下角开始命令,选择我的作业,进入作业管理界面,通过作业号查看作业运行状态,勾选作业,可以进行作业的停止、恢复和杀掉。

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若不知道作业号,可点击作业后方查看,进入作业详细介绍界面,查看作业运行路径、队列、进程数等信息,如下图所。

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十四五期间,工业数字化将是工业转型升级的主路线。“神工坊”秉持“算力赋能、协同创新”的理念,争做“先进算力到仿真算能的转换器”、“离散机理和垂直仿真场景的连接器”,助力我国工程仿真技术实现跨越发展,支撑重大装备研制创新和工业设计研发数字化转型。


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