ورود به حساب کاربری

نام کاربری *
رمز عبور *
مرا به خاطر بسپار.

بنیاد توسعه رایانش سریع و ابری

HPC and Cloud Computing Development Foundation

قابلیت های نرم افزار OpenFoam

امروزه بهره‌گیری از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی CFD ، به منظور تحلیل سیستم‌های شامل جریان سیال، انتقال حرارت، انتقال جرم و ... مورد توجه مهندسان مکانیک (گرایش حرارت و سیالات) قرار گرفته است. مدلسازی و شبیه‌سازی مسائل CFD با استفاده از نرم‌افزارهای تجاری و متن‌باز صورت می‌گیرد.  نرم افزار فلوئنت (( Fluent  و CFX جزء معروفترین و قدرتمندترین نرم‌افزار‌های تجاری به حساب‌ می‌آیند .

 

نرم‌افزار اپن‌فوم OpenFOAM) نیز معروفترین نرم‌افزار متن باز تحلیل CFD می‌باشد. نرم افزار اپن فوم قابلیت مدلسازی جریان (آرام یا آشفته، تراکم‌پذیر یا تراکم‌ناپذیر لزج یا غیر لزج، پایا یا گذرا مادون صوت یا مافوق صوت) ، شبیه‌سازی انواع مکانیز‌م‌ّهای انتقال حرارت (رسانایی ، جابجایی آزاد ، جابجایی اجباری ، تابشی)، مدلسازی انواع واکنش‌های شیمیایی و فرآیندهای احتراقی، تحلیل جریان‌های دوفازی و چندفازی (مانند جوشش ، میعان، کاویتاسیون و... ) ، مدلسازی مسائل مربوط به توربوماشین‌ها ( پمپ ، توربین ، کمپرسور ، فن )، مدلسازی جریان درون محیط‌های متخلخل و مواردی از این دست را دارا می‌باشد.

 

تمامی حلگرها ، کتابخانه‌ها، اشیا و کدهای نرم افزار Openfoam با استفاده از زبان برنامه‌نویسی C++ نوشته‌شده‌اند. C++ که زبانی سطح بالا و شی‌گرا محسوب می‌شود، توانایی زیادی را به نرم افزار اپن‌فوم در زمینه اختصاصی‌سازی کدها داده است. نرم افزار اپن فوم در میان دانشجویان، پژوهشگران و جوامع دانشگاهی و علمی از اعتبار ویژه‌ای برخوردار است؛ چرا که امکان دسترسی کاربر به کدهای منبع و توانایی کامپایل مجدد کدها فرصت بی‌‌نظیری را برای مقاصد آموزشی و تعریف پروژه‌های جدید، به دست می‌دهد.

 

البته این امر بدین معنا نیست که صنایع و شرکت‌های تجاری از توجه به اپن فوم غافل باشند؛ به طوری که در سالیان اخیر اپن فوم به عنوان نرم‌افزاری قدرتمند جهت محاسبات CFD، هم‌گام با نرم‌افزارهای تجاری مانند Fluent و CFX، در پیشبرد مقاصد صنایع، به خصوص در کشورهای اروپایی مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. رایگان بودن نرم افزار اپن‌فوم و عدم نیاز به خرید لایسنس ویژگی دیگری است که اپن‌فوم را به نرم‌افزاری جذاب تبدیل کرده است. 

 

نرم افزار opnefoam از ارتباط خوبی با سایر نرم‌افزارهای پیش‌پردازش و پس‌پردازش برخوردار است. به عنوان مثال در نرم افزار OpenFOAM ابزار ایجاد هندسه ( BlockMesh ) به طور پیش‌فرض وجود دارد؛ اما امکان دریافت مش از نرم‌افزارهای تولید شبکه دیگر مانند Gambit و Netgen نیز پیش‌بینی شده است. در حوزه پس‌پردازش هم علاوه بر ParaView که نرم‌افزار تعبیه‌ شده پیش‌فرض و استاندارد، جهت مشاهده خروجی نرم افزار OpenFOAM است ، امکان انتقال نتایج به نرم‌افزاری مانند Tecplot مهیا می‌باشد .

 

برای نصب نرم افزار  اپن فوم می‌توان به سایت رسمی اپن فوم به آدرس www.openfoam.org مراجعه کرد و نسخه‌های مختلف آن را به رایگان دریافت نمود. لازم به ذکر است که نرم افزار اپن‌فوم در محیط ویندوز و یا لینوکس قابل نصب است. برای نصب اپن فوم در ویندوز می‌بایستی ابتدا نرم‌افزار Virtual Machine را نصب نمود و سپس به نصب نرم افزار Openfoam اقدام نمود. برای نصب نرم افزار اپن فوم در لینوکس نیز ابتدا لازم است تا نسخه مورد نظر لینوکس ( غالباً اوبونتو )، به صورت موازی با ویندوز بر روی رایانه نصب شود و سپس به نصب نرم افزار اپن فوم اقدام شود.

 

نحوه نصب نرم افزار Openfoam در هر دو محیط ویندوز و لینوکس در سایت رسمی اپن‌فوم، به صورت گام به گام توضیح داده شده است. لازم به ذکر است که استفاده از اپن فوم در ویندوز از کیفیت گرافیکی کار می‌کاهد؛ همچنین، امکان پردازش موازی در این حالت وجود ندارد. بر این اساس، بهتر است که برای شبیه‌سازی‌های سنگین که احتیاج به استفاده از تمام هسته‌های پردازنده سیستم ( پردازش موازی ) می‌باشد از Openfoam نصب شده در لینوکس استفاده کرد و استفاده از محیط ویندوز را صرفاً به مسائل آموزشی و شبیه‌سازی‌های کوچک محدود ساخت.  

 

یکی از مهمترین تفاوت‌های نرم‌افزار متن‌باز OpenFAOM با نرم‌افزارهای تجاری Fluent و CFX این است که در فلوئنت یا CFX، تنها پارامترهای مورد نیاز برای شبیه‌سازی هر مسأله، در نرم‌افزار وارد شده و سپس حل آغاز می‌گردد؛ در حالی که در نرم افزار اپن فوم برای مدلسازی هر زیر شاخه‌ از مکانیک سیالات نیاز به تعریف پارامتر‌های مورد نیاز مسأله و پس از آن فراخوانی یک حلگر منحصر به فرد می‌باشد. بنابراین، می‌توان گفت که انتخاب حلگر، مهمترین و در عین حال دشوارترین مرحله در مدلسازی جریان به وسیله نرم افزار Openfoam  است.

 

 

زیرا این انتخاب، نحوه آماده‌سازی مسأله و پارامتر‌های مورد نیاز آن را تعیین می‌کند. به عنوان مثال برای مدلسازی جریان غیر قابل تراکم چیزی در حدود ۱۱ حلگر مختلف در اپن فوم وجود دارد؛ به طوری که حلگر icoFoam برای حل گذرای جریان آرام، pisoFoam برای حل گذرای جریان آرام ‌و آشفته با الگوریتم piso، simpleFoam برای حل پایای جریان آرام ‌و آشفته با الگوریتم simple، pimpleFoam برای حل گذرا با گام زمانی بزرگ با الگوریتم ترکیبی piso و simple، SRFSimpleFoam برای حل پایای جریان آشفته غیر نیوتونی با تک چارچوب متحرک و ... در اپن‌ فوم برای مدلسازی جریان غیر قابل تراکم پیش‌بینی شده است .    

 

مهمترین شیوه یادگیری نرم‌افزار اپن‌فوم، مطالعه راهنمای کاربران و برنامه‌نویسان است که پس از نصب در پوشه doc‌ در زیر شاخه opt قرار می‌گیرد. اما از آنجا که این راهنما تنها حجم کوچکی از اطلاعات و مثال‌های مورد نیاز را پوشش می‌دهد، برای دستیابی به اطلاعات بیشتر در مورد قابلیت‌ها، راهنمای حلگرها و مواردی از این دست همیشه نیاز به جست و جو در منابع اینترنتی است. از مهمترین این منابع می‌توان به انجمن کاربران به آدرس https://www.cfd-online.com/Forums/openfoam اشاره کرد که به طور مرتب توسط کاربران به روزرسانی می‌شود.

 

مشخصات open foam

 

OpenFOAM
OpenFOAM running in a terminal
OpenFOAM running in a terminal
Original author(s)     Henry Weller
Developer(s)     CFD Direct / OpenCFD
Initial release     10 December 2004; 13 years ago (2004-12-10)[3]
 
Stable release
    5.0 and v1712 / 26 July 2017 and 31 December 2017
 
Repository
Written in      C++
Operating system      Unix/Linux
Type      Computational fluid dynamics, simulation software
License      GPLv3
Website       openfoam.org

 

 

 ------------------------------------------

منابع : پایگاه علوم محاسباتی ایران، ویکی پدیا