CFD โอเพ่นซอร์สคุณภาพดีใช้งานง่ายแก้ปัญหาได้หรือไม่?

วิทยานิพนธ์ของฉันคือการพัฒนาวิธีการเชิงตัวเลขสำหรับการลดรูปแบบในการเผาไหม้ ฉันใช้วิธีการของฉันอย่างหมดจดในส่วนทางเคมีของการจำลองการเผาไหม้และฉันมีกรณีศึกษามากมายสำหรับการจำลอง 0-D (ไม่มีการไหล) สิ่งที่ฉันต้องการคือการเรียกใช้แบบจำลองที่มีการไหลในพวกเขาโดยเฉพาะอย่างยิ่งแบบจำลอง 2 มิติหรือ 3 มิติ

การจำลองเหล่านี้จะต้องเป็นแบบขนานเนื่องจากความต้องการการคำนวณสูง ฉันต้องการสิ่งที่สามารถเชื่อมต่อกับนักแก้ปัญหาทางเคมีเช่น Chemkin หรือ Cantera ซึ่งฉันมีซอร์สโค้ด (Chemkin อยู่ใน Fortran 77 และ Cantera อยู่ใน C ++)

ในกรณีที่เหมาะสมที่สุดฉันสามารถระบุรูปแบบการไหลโดยใช้ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับกลศาสตร์ของไหลที่ฉันมีจากโปรแกรมการเรียนจบของฉันและแพ็คเกจ CFD บางอย่างเพิ่มเคมีและเรียกใช้ ถ้าฉันต้องการฉันสามารถตั้งค่าสมการที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของไหลและเคมีสำหรับกรณีศึกษาอย่างง่ายจากการตั้งค่าการทดลองที่ใช้โดยผู้ทำงานร่วมกันในอดีต แต่ฉันชอบไม่หมุนรหัส CFD ของตัวเองเว้นแต่ว่า แพคเกจหรือแพคเกจที่ทำให้มันง่ายมากที่จะทำ ฉันยินดีที่จะใช้เวลา 2-3 สัปดาห์กับมัน ฉันไม่ทราบว่าข้อกำหนดนี้เป็นไปตามกฎของ PETSc หรือ Trilinos หรือไม่ ถ้าฉันต้องใช้เวลานานกว่านี้ฉันก็ควรจะยกเลิกมันไปจนกระทั่งภายหลังเพราะฉันมีผู้ทำงานร่วมกันจัดหารหัส CFD สำหรับกรณีศึกษาด้วยเช่นกัน

ใครบ้างมีประสบการณ์ใช้แพ็คเกจ CFD หรือเขียนรหัส CFD และถ้าเป็นเช่นนั้นคุณสามารถแนะนำหนึ่งหรือไม่ สิ่งหนึ่งที่ฉันรู้ว่าฉันต้องการใช้คือการแยก Strang แต่ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ CFD หรือ PDE ฉันศึกษาวิชาเคมีและวิธีการเชิงตัวเลขสำหรับการลดตัวแบบ นอกจากนี้โปรดแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับระยะเวลาที่คุณใช้เพื่อเร่งความเร็วโดยใช้ซอฟต์แวร์ที่คุณแนะนำ

@ FrenchKeldar ทำให้เป็นจุดที่ดีที่ฉันควรพูดถึงลักษณะของปัญหาที่ฉันต้องการแก้ไข:

• ก๊าซอุดมคติ (สมบูรณ์แบบ) เฟสเดียว
• อัด
• การไหลแบบราบเรียบเป็นสิ่งจำเป็น การไหลเชี่ยวเป็นบวก (ฉันรู้เล็กน้อยเกี่ยวกับความปั่นป่วนจากงานก่อนหน้านี้ในวิธีการเชิงตัวเลขใน CFD แต่ฉันไม่ได้ทำงานกับนักแก้ปัญหา CFD; ฉันเพิ่งรู้เรื่องฟิสิกส์เล็กน้อย)
• การกำหนดหมายเลขศูนย์มัคไม่เป็นไร (ฉันไม่สนเรื่องการกระแทกหรือกระแสเหนือเสียง)
• เคมีการเผาไหม้โดยไม่คำนึงถึงฟลักซ์ Soret และ Dufour และรักษาการแพร่กระจายเป็น Fickian
• เรขาคณิตเป็นสิ่งที่เรียบง่าย

ฉันสามารถเขียนรหัสเชื่อมต่อแม้ว่าฉันจะต้องเขียนน้อยก็ยิ่งดี; @FrenchKeldar ยังชี้ให้เห็นว่า Cantera มีการเชื่อมโยงกับ Fortran และ Python ตอนนี้ฉันใช้การผูก Cantera Python เพื่อทำต้นแบบอย่างรวดเร็วดังนั้นฉันก็เลยรู้สึกดีกับมันเช่นกัน

ฉันเป็นผู้ใช้งานOpenFOAMอย่างหนักดังนั้นฉันก็เลยอยากแนะนำ มันมีคุณสมบัติจำนวนมากรวมถึงแบบจำลองการเผาไหม้ (แต่ไม่จำเป็นว่าคุณต้องการอย่างแน่นอน) และถูกใช้ร่วมกับCanterraโดยคนอื่น ๆ หากคุณต้องการตัวแก้สำหรับสมการเฉพาะที่ยังไม่ได้นำไปใช้คุณสามารถเขียนสมการของคุณได้ ผมไม่ทราบว่าสิ่งที่แปลกแยกเป็น (ฉันจะไม่ได้ทำงานในการเผาไหม้ตัวเอง) แต่คนอื่น ๆ ได้ใช้มันในOpenFOAM

มีบทเรียนจำนวน จำกัด เอกสารที่ระบุไว้ในคู่มือผู้ใช้ไม่รวมคุณสมบัติทางเคมี มีตัวอย่างบางกรณีสำหรับนักแก้ปัญหาที่คุณสามารถดูได้ ทางออกที่ดีที่สุดของคุณคือการตรวจสอบเว็บไซต์หลักสูตรการจบการศึกษา OS-CFD ที่ Chalmers (ลิงก์สำหรับปี 2011 แต่มีลิงค์ไปยังหน้าของปีก่อนหน้า) นักเรียนมักจะมีเอกสารแก้ที่พวกเขากำลังทำงานอยู่เช่นที่นี่

เกี่ยวกับความพยายามในการเรียนรู้: หากคุณได้รับโดยใช้หนึ่งในโมเดลที่กำหนดไว้ล่วงหน้ามันจะค่อนข้างตรงไปตรงมาสำหรับการใช้และคุณควรจะได้ผลลัพธ์ภายในไม่กี่สัปดาห์ หากคุณต้องลงมาอยู่ใต้ระดับสูงสุด (เช่นเพื่อเพิ่มตัวแก้ ODE ใหม่) สิ่งต่าง ๆ อาจจะยากขึ้นอย่างรวดเร็วและคุณจะต้องรู้ภาษา C ++

คุณสามารถใช้PyClawซึ่งเป็นส่วนขยายแบบขนานของClawpack (หมายเหตุ: ฉันเป็นหนึ่งในผู้พัฒนาหลักของ PyClaw) มันรวมถึงนักแก้ปัญหา 2D และ 3D สำหรับสมการออยเลอร์ inviscid (การไหลที่อัดได้) ของก๊าซในอุดมคติ นอกจากนี้ยังมีการแยก Strang ในตัว แต่คุณต้องเพิ่มการประเมินผลของคำที่มีความหนืดและเคมีด้วยตัวคุณเอง มันควรจะตรงไปตรงมากับอินเตอร์เฟสกับ Chemkin และ Cantera เนื่องจาก PyClaw เขียนใน Python และมีทั้งรหัส Fortran 77 และ C อยู่แล้ว

PyClaw นั้นค่อนข้างใหม่ (แม้ว่ารหัส Clawpack พื้นฐานนั้นค่อนข้างเก่า) และไม่ได้รับการยอมรับว่าเป็น OpenFOAM

Fire Dynamics Simulator (FDS) ของ NIST ฟังดูเหมือนสิ่งที่คุณต้องการ FDS เป็นตัวแก้ปัญหาการไหลหมายเลขมัคต่ำ ความหนาแน่นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ แต่เอฟเฟกต์เสียงและแรงกระแทกถูกละเลย

FDS มีเอกสารค่อนข้างดีถึงแม้ว่าฉันยอมรับว่าฉันไม่ได้ดูในรูทีนตัวแก้ปัญหาการไหลหลัก ฉันยังไม่รู้เกี่ยวกับวิธีที่ FDS จัดการกับเคมีการเผาไหม้

ผมขอแนะนำให้ดาวน์โหลดรหัสล่าสุดจากเว็บไซต์ Google Code FDS ของ

มีมากมายที่นั่น!

OpenFOAMเป็นที่ดีที่สุด IMHO แต่คนอื่น ๆ มีที่ลิงค์นี้ ,

คุณสามารถใช้ไลบรารีการจำลองขั้นสูงโอเพนซอร์สซึ่งเป็นฮาร์ดแวร์ที่เร่งความเร็ว (ในกรณีที่การคำนวณประสิทธิภาพสูงเป็นสิ่งสำคัญ) มันมีทั้งการไหลแบบราบเรียบและแบบปั่นป่วนและปฏิกิริยาทางเคมี นอกจากนี้ยังใช้งานง่ายดูรหัสแหล่งที่มาของอากาศพลศาสตร์ของหัวรถจักรในเกณฑ์มาตรฐานอุโมงค์