[转载] OpenFOAM不可压缩非牛顿流体层流求解器使用说明

su_junwei

上次我在流体中文网OpenFOAM社区做了个OpenFOAM国内使用情况的调查，本来是将国内OpenFOAM的使用现状给hrv介绍一下，发现有用OpenFOAM搞聚合物或者塑料模拟的，因此，本文将OpenFOAM中非牛顿流体求解器nonNewtonianIcoFoam的使用进行一下说明。应当注意，包含湍流模型（RAS或者LES）的求解器都可直接适应于非牛顿流体，但是层流求解器icoFoam不行，因为在该求解器中没有对流体的粘性进行求解，粘性在该求解器中只是一个标量，而非非牛顿流体所需要的场。然而该求解器仍然可以运用牛顿流体的求解，尽管名字说是针对非牛顿流体的。

（1）位置

求解器位置：applications\solvers\incompressible\nonNewtonianIcoFoam

算例位置：tutorials\nonNewtonianIcoFoam\offsetCylinder

（2）文件夹结构

|-0
|  |-p  //压力文件
|  |-U  //速度文件
|-constant
|  |-transportProperties  //传输属性文件
|  |-PolyMesh
|          |-blockMeshDict  //生成网格参数文件
|          |-boundary //物理边界定义，生成网格文件时，该文件会被覆盖，可有可无
|-system
      |-fvSchemes  //离散格式选择文件
       |-fvSolution  //代数方程组求解文件
       |-controlDict //流程控制文件

（3）文件说明
上面所有的文件和icoFoam下的cavity近似，请参看本站博文“深入解析icoFoam下的顶盖驱动流(cavity)”。本文只对constant文件夹下的transportProperties进行说明。

“transportProperties”:
//文件头
FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    object      transportProperties;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

/传输模型，也就是粘性模型，如果是非牛顿流体请选择非牛顿流体模型，如果是牛顿流体直接写成： transportModel   Newtonian;即可
transportModel  CrossPowerLaw;
//如果运用是牛顿流体的话，采用如下的粘性系数
nu              nu [0 2 -1 0 0 0 0]    1;

//下面是支持的粘性模型。去掉后面的Coeffs之后加到transportModel后面。

CrossPowerLawCoeffs
{
    nu0             nu0 [0 2 -1 0 0 0 0] 0.01;
    nuInf           nuInf [0 2 -1 0 0 0 0] 10;
    m               m [0 0 1 0 0 0 0] 0.4;
    n               n [0 0 0 0 0 0 0] 3;
}

BirdCarreauCoeffs
{
    nu0             nu0 [0 2 -1 0 0 0 0] 1e-06;
    nuInf           nuInf [0 2 -1 0 0 0 0] 1e-06;
    k               k [0 0 1 0 0 0 0] 0;
    n               n [0 0 0 0 0 0 0] 1;
}
事实上OpenFOAM中还有两个粘性模型：HerschelBulkley粘性模型和PowerLaw粘性模型可用，可惜的是，在本算例中并没有将这两种模型给出。
HerschelBulkleyCoeffs
{
    tao0            tao0 [0 2 -1 0 0 0 0]     1e-06;
    nu0             nu0 [0 2 -1 0 0 0 0]     1e-06;
    k               k [0 0 1 0 0 0 0]        0;
    n               n [0 0 0 0 0 0 0]        1;
}

powerLawCoeffs
{
    nuMax           nuMax [0 2 -1 0 0 0 0]  <参考值>
    nuMin            nu0 [0 2 -1 0 0 0 0]    <参考值>
    k                k [0 0 1 0 0 0 0]        0;
    n                n [0 0 0 0 0 0 0]        1;
}
上面的模型的参考值请参阅相关文件，由于我不做非牛顿流体，所以对这些模型的参数不是很明白。
关于如何自己定义一个粘性模型，以后在相关博文中介绍。

转自OpenFOAM研究：http://blog.sina.com.cn/openfoamresearch