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mweqOpenFOAM (mwegOpen Field Operation And Manipulation) è principalmente un mwewtoolbox mwfaC++ per customizzare ed estendere soluzioni software per la mwfqsimulazione. È un finalizzatore (mwfgsolver) basato sulla teoria della mwfwmeccanica dei continui che include la mwgafluidodinamica computazionale (CFD, mwgqComputational Fluid Dynamics). Viene fornito con una estesa libreria di solver, sempre ampliata, applicabile ad una generalità di problemi.

OpenFOAM è uno dei primi maggiori pacchetti software scientifici scritti in C++.

Ci sono tre versioni principali di OpenFOAM, gratuite e che sono rilasciate sotto la licenza mwhaGPL:

1. mwhwLa versione ufficiale di OpenFOAM La versione aggiornata ogni 6 mesi da ESI-OpenCFD,

2. mwiqLa fork della OpenFOAM-Foundation rilasciata da CFD Direct a nome di OpenFOAM Foundation, e

3. mwiwLa fork del progetto FOAM-Extend rilasciata da Wikki Ltd.

Oltre a queste versioni principali, ci sono diverse altre varianti mantenute e rilasciate per specifiche applicazioni da altre entità. Ad esempio: blueCFD®-Core, SIMSCALE e iconCFD. È prodotto dalla società britannica mwjqOpenCFD Ltd. e dal 2004, e nel 2007 il nome OpenFOAM è stato registrato come marchiocite-ref-4[4] e garantisce l'uso del suo marchio OpenFOAM alle terze parti tramite licenza. ESI Group e la OpenFOAM Foundaation Ltd. possono attualmente utilizzare il nome e il dominio.

• Storia

• Funzionalità

• Struttura di OpenFOAM

• Capacità

• Sintassi

• Espandibilità

• FreeFOAM

• Note

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

L'uso del nome mwngFOAM viene fatto risalire per la prima volta come utility di post-processing scritta da Charlie Hill all'inizio degli anni '90 nel gruppo del Prof. David Gosman all'mwoaImperial College di Londracite-ref-5[5].

Ciònonostante, i primi sviluppi di FOAM (poi OpenFOAM) come strumento di simulazione fluidodinamica furono iniziati da Henry Weller allo stesso istituto utilizzando come linguaggio mwpgC++, invece del de facto standard del periodo, mwpwFORTRAN. Henry Weller e Hrvoje Jasak continuarono a sviluppare OpenFOAM sotto il nome di Nabla Ltd per quasi un decenniocite-ref-6[6]. Per alcuni anni, FOAM fu venduto come codice commerciale dalla Nabla Ltd.cite-ref-7[7], ma a partire dal 2004, FOAM venne rilasciato sotto licenza mwsaGPL e rinominato OpenFOAM.

Dopo il fallimento della Nabla Ltd. nel 2004, Henry Weller, Chris Greenshields e Mattijs Janssens fondarono OpenFOAM Ltd per sviluppare OpenFOAMcite-ref-8[8]. Allo stesso tempo, Hrvoje Jasak fonda la compagnia di consulenza Wikki Ltdcite-ref-9[9] e mantiene una mwugfork di OpenFOAM chiamata openfoam-extend.

Dall'8 Agosto 2011, OpenCFD fu acquisita da Silicon Graphics International (SGI)cite-ref-10[10]. Dal 12 Settembre 2012, il gruppo ESI annunciò l'acquisizione di OpenCFD Ltd. e del marchio OpenFOAM da SGIcite-ref-11[11].

Nel 2014, Welle e Greenshields lasciano il gruppo ESI, e fondano CFD Direct Ltd,cite-ref-12[12], creando la fork di OpenFOAM della OpenFOAM Foundation.

La figura seguente presenta un riassunto dello sviluppo cronologico delle tre diverse varianti di OpenFOAM, con le frecce indicanti la direzione del trasferimento di funzionalità tra le diverse versioni. In particolare:

1. mwzqLa versione ufficiale di OpenFOAM (trademark) Versione principalmente sviluppata e mantenuta da ESI-OpenCFD Ltd. con una sigla indicante la data di rilascio (e.g. v1906),

2. mwzwLa versione della OpenFOAM-Foundation fork principalmente mantenuta da CFD Direct Ltd. con una sigla basata su una sequenza incrementale (e.g. 6.0),

3. mwaqLa versione del progetto FOAM-Extend fork principalmente mantenuta da Wikki Ltd.

OpenFOAM si confronta con successo con le funzionalità dei maggiori pacchetti software mwcaCFD commerciali. Esso si basa sulla scelta degli utenti di utility di pre e post-processing di terze parti, e viene fornito come:

• un plugin (mwcwparaFoam) per la visualizzazione dei dati finiti e mwdamesh in ParaView.

• ampia varietà di convertitori delle griglie tridimensionali permettendo l'importazione da una serie di importanti pacchetti commerciali

• un mweamesher automatico di esaedri per creare le griglie poligonali per le configurazioni in ingegneria.

OpenFOAM è stato concepito come piattaforma per la meccanica dei continui ma è ideale per creare simulazioni in vari ambiti della fisica. La libreria di base di OpenFOAM è quella su cui si basano le capacità di base del codice:

• Operazioni su tensori e campi

• Discretizzazione di equazioni alle derivate parziali

• Soluzione di sistemi linearicite-ref-13[13]

• Soluzione di equazioni alle derivate ordinariecite-ref-14[14]

• Parallelizzazione automatica di operazioni di alto livello

• Gestione di mesh dinamichecite-ref-15[15]

• Modelli fisici generali:

• Modelli reologicicite-ref-16[16]

• Modelli termodinamicicite-ref-17[17]

• Modelli di turbolenzacite-ref-18[18]

• Reazioni chimiche e modelli cineticicite-ref-19[19]

• Tracciamento di particelle lagrangianecite-ref-20[20]

• Modelli di trasferimento di calore per radiazione

• Metodi a singolo e multiplo sistema di riferimento

Le capacità in dotazione alla libreria sono poi utilizzate per sviluppare le applicazioni. Le applicazioni sono scritte utilizzando la sintassi di alto livello introdotta da OpenFOAM, che cerca di riprodurre la notazione matematica convenzionale. Due categorie di applicazioni esistono:

• Solver: risolvono uno specifico problema di meccanica del continuo, effettuando i calcoli necessari

• Utility: usate per preparare la mesh, preparare il caso simulativo, e processare i risultati.

Ogni applicazione provvede diverse capacità: ad esempio l'applicazione chiamata mwsablockMesh permette di generare una mesh esaedrica dall'input dell'utente, mentre l'applicazione mwsqicoFoam risolve le equazioni di Navier-Stokes per un flusso incomprimibile laminare.

Infine, un set di pacchetti di terze parti sono utilizzati per provvedere funzionalità quali la parallelizzazione e il post processing grafico.

La libreria di OpenFOAM include solver capaci di risolverecite-ref-21[21]:

• Basic CFD (fluidodinamica computazionale di base)

• Flussi incomprimibili con metodi mwvaRANS e mwvqLEScite-ref-22[22]

• Flussi comprimibili con metodi RANS e LEScite-ref-23[23]

• Flussi governati dal galleggiamentocite-ref-openfoam20150402-24-0[24]

• mwzqDNS e LES

• mwzwFlussi multifasecite-ref-25[25]

• Solver con tracciamento della fase lagrangiana

• Combustionecite-ref-26[26]

• Trasferimento termico coniugato alla fase solidacite-ref-openfoam20150402-24-1[24]

• mw4aDinamica molecolarecite-ref-27[27]

• Simulazione diretta mw5gMonte Carlocite-ref-28[28]

• Elettromagnetismocite-ref-29[29]

• Dinamica dei solidicite-ref-30[30]

• Finanza (flussi finanziari)

Le utility di OpenFOAM sono suddivise in:

• Utility di meshing

• Generazione della mesh: creano la griglia computazionale a partire da un file di input (mw-wblockMesh) o a partire da una file che rappresenti la geometria d'interesse, che viene meshata con una griglia a dominanza esaedrica (mw-asnappyHexMesh).

• Conversione della mesh: convertono griglie generate con altri meshatori in mesh compatibili con OpenFOAM

• Manipolazione della mesh: permettono di effettuare operazioni specifiche sulla mesh, come raffinamento locale, definizione di regioni, ed altre.

• Utility di parallelizzazione: Permettono di decomporre, ricostruire o ridistribuire il caso per permettere la simulazione in parallelo

• Pre-processing: utility per preparare le simulazioni

• Post-processing: utility per processare i risultati.

• Utility di manipolazione delle superfici: per preparare le geometrie da utilizzare per il setup dei casi

• Termofisiche: per valutare proprietà del flusso

Oltre ai solvers standard, una delle funzionalità che distinguono OpenFOAM è la sua relativa facilità di creazione soluzioni solvers customizzate. OpenFOAM consente all'utente di utilizzare la sintassi che assomigliano molto alle equazioni alle mwaqyderivate parziali in fase di soluzione.

Per esempio l'equazione: cite-ref-31[31]

mwara ∂ ∂ ρ ρ U ∂ ∂ t + ∇ ∇ ⋅ ⋅ ϕ ϕ U − − ∇ ∇ ⋅ ⋅ μ μ ∇ ∇ U = − − ∇ ∇ p {\displaystyle {\frac {\partial \rho \mathbf {U} }{\partial t}}+\nabla \cdot \phi \mathbf {U} -\nabla \cdot \mu \nabla \mathbf {U} =-\nabla p}

è rappresentata dal codice:

Questa sintassi, raggiunta attraverso l'uso di una mwaumprogrammazione orientata agli oggetti e mwauqPolimorfismo, permette all'utente di creare solver con relativa facilità.

L'utente di OpenFOAM può creare oggetti personalizzati, come condizioni al contorno o modelli di turbolenza, che funzionano con il resto della libreria, senza la necessità di modificare o ricompilare il mwauccodice sorgente esistente. OpenFOAM raggiunge questo obiettivo combinando mwaugcostruttori virtuali con l'uso di classi base semplici come interfacce. Ciò da ad OpenFOAM una buona espandibilità.

mwausFreeFOAM è un mwauwfork della suite OpenFOAM. È orientata verso la liberazione di OpenFOAM dal suo sistema di dipendenze, rendendola più portabile e più facile da installarecite-ref-32[32]. Il progetto segue da vicino la release ufficiale e non include ulteriori funzionalità. mwaveCMake è utilizzato come mwavicompilatore.

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• mwaooCalculiX

• mwaowCode Saturne

• mwao4SALOME

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• mwapqFluidodinamica

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Altri progetti

• Wikimedia Commons

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su OpenFOAM

• mwaquOpenFOAM sito ufficiale, su openfoam.com.

• mwaqcFOAM CFD web site, uno degli originari sviluppatori del codice, non associato a OpenCFD.

• mwaqkwiki OpenFOAM, su openfoamwiki.net.

• mwaqsforum OpenFOAM presso CFD Online, su cfd-online.com.

• mwaq0Ampio corso di introduzione a OpenFOAM: elementi di base, parallel/GPU computing, tutorials.

• mwaq8Blog cinese su OpenFOAM, su blog.sina.com.cn.

• mwareSito italiano su OpenFOAM, su mavimo.org. URL consultato il 29 aprile 2010 (archiviato dall'url originale il 5 febbraio 2010).

• mwarm(EN) mwarqCAE Linuxmwaru : LiveDVD con inclusi mwaryCode_Saturne, mwarcCode_Aster, mwargOpenFOAM e la piattaforma mwarkCAE mwaroSALOME