书名：OpenFOAM编程指南及算例设计
定价：60.0
ISBN：9787030860514
作者：夏广庆等，编
版次：1
出版时间：2026-05

内容提要：

OpenFOAM是一款优秀的开源CFD软件。经过多年迭代优化，该软件在航空航天、汽车、化工和能源等行业得到了广泛应用，该软件用户规模仍在快速增长。针对当前OpenFOAM学习、使用过程中的实际问题与需求，本书深挖该软件学习痛点与难点，建立了系统学习OpenFOAM的技巧与策略，并在教学中实现了理论与实践相结合。本书系统总结了OpenFOAM软件的基本结构及使用方法，主要具有三大特点：一是对OpenFOAM应用场景进行了充分说明，并对该软件设计框架进行了全面、详细的介绍；二是针对OpenFOAM特有的软件特性，通过实例介绍了OpenFOAM编程的基础与进阶技巧，为软件的使用、个性化拓展提供了重要基础；三是从实际问题模型出发，详细阐述了OpenFOAM算例模型构建方法，实现了有效科学仿真计算，可操作性强。

目录：
目录
第1章 偏微分方程及OpenFOAM基本结构 1
1.1 张量与基本算符 1
1.1.1 张量 1
1.1.2 基本算符 1
1.1.3 基本算符常见应用 2
1.1.4 时间导数 3
1.2 偏微分方程 4
1.2.1 质量守恒方程 4
1.2.2 动量守恒方程 5
1.3 通用输运方程 7
1.3.1 偏微分方程分类 7
1.3.2 边界条件简介 8
1.4 OpenFOAM基本结构 8
1.4.1 OpenFOAM软件基本结构 8
1.4.2 OpenFOAM求解器基本结构 10
1.4.3 OpenFOAM算例文件基本结构 10
第2章 OpenFOAM编程基础 12
2.1 OpenFOAM求解器基本结构及编译过程 12
2.1.1 OpenFOAM求解器的基本组成 13
2.1.2 OpenFOAM求解器编译实例 13
2.1.3 CMake编译OpenFOAM求解器 17
2.2 基本输入输出 21
2.2.1 项目基本结构及测试文件 22
2.2.2 基本输入 24
2.2.3 基本输出 26
2.3 程序参数 28
2.3.1 C++中main函数参数 28
2.3.2 OpenFOAM中程序参数 29
2.4 网格基本结构与网格信息提取 35
2.4.1 OpenFOAM几何模型及边界组成 35
2.4.2 OpenFOAM多面体网格数据结构 36
2.4.3 OpenFOAM网格信息读取 40
2.5 基本物理场操作 47
2.5.1 基本物理场读取 47
2.5.2 基本物理场运算 51
2.5.3 CMake编译文件 54
第3章 OpenFOAM编程进阶 56
3.1 并行计算 56
3.1.1 OpenFOAM并行基本方法 57
3.1.2 OpenFOAM并行计算实例 60
3.2 自定义类 63
3.2.1 C++基本类 64
3.2.2 基于OpenFOAM的派生类 67
3.2.3 CMake编译 69
3.3 自定义库 70
3.3.1 库的定义与编辑 71
3.3.2 程序功能实现 74
3.4 网格生成 78
3.4.1 网格生成源程序 79
3.4.2 程序编译及运行结果 83
3.5 自定义插值格式 84
3.5.1 求解器文件设置 84
3.5.2 算例文件相关设置及测试结果 87
3.6 粒子追踪 94
3.6.1 粒子追踪源文件 94
3.6.2 算例文件相关设置 97
第4章 边界条件 103
4.1 边界类型 103
4.2 固定梯度边界 104
4.2.1 算例模型 104
4.2.2 算例模型设置 105
4.2.3 算例运行及仿真结果 109
4.3 周期性边界 110
4.3.1 算例模型 110
4.3.2 算例模型设置 110
4.3.3 算例运行及仿真结果 117
4.4 可变边界条件 119
4.4.1 稳态可变边界 119
4.4.2 瞬态可变边界 123
4.5 自定义边界 127
4.5.1 自定义边界文件编辑 128
4.5.2 算例模型编辑及仿真结果 133
第5章 OpenFOAM算例构建及运行 135
5.1 顶盖驱动流 135
5.1.1 前处理 136
5.1.2 网格查看 142
5.1.3 运行算例 143
5.1.4 后处理 143
5.1.5 操作优化 149
5.2 圆柱扰流 152
5.2.1 前处理 153
5.2.2 运行算例 169
5.2.3 后处理 170
5.3 多种材料热传导 170
5.3.1 网格划分 171
5.3.2 初始条件 173
5.3.3 区域分割 175
5.3.4 物理属性 178
5.3.5 求解器设置 179
5.3.6 算例运行及仿真结果 181
5.4 气泡在水中的运动 182
5.4.1 算例模型设置 183
5.4.2 算例运行及仿真结果 191
第6章 OpenFOAM求解器设计与算例构建 193
6.1 简单输运方程 193
6.1.1 求解器头文件与源文件 194
6.1.2 算例模型相关设置 196
6.1.3 仿真结果 201
6.2 带源项的扩散方程 201
6.2.1 热传导求解器各文件 202
6.2.2 算例文件相关设置及测试结果 203
6.3 带源项的扩散方程2 207
6.3.1 改进的热传导求解器各文件设置 208
6.3.2 全局热源模型设置及测试结果 210
6.3.3 任意位置热源算例设置及测试结果 214
6.4 波动方程 219
6.4.1 求解器文件设置 220
6.4.2 算例文件设置及测试结果 222
6.5 通用输运方程 227
6.5.1 通用输运方程求解器各文件设置 227
6.5.2 通用输运方程正确性算例验证 230
6.5.3 非稳态扩散算例设置及仿真结果 235
6.5.4 非稳态对流算例设置及仿真结果 240
6.5.5 非稳态对流扩散算例设置及仿真结果 241
6.6 不可压缩N？S方程求解器 242
6.6.1 控制方程与离散格式 242
6.6.2 SIMPLE算法简介 245
6.6.3 PISO算法简介 247
6.6.4 SIMPLE算法求解器及算例结构 248
6.6.5 SIMPLE算法求解器各文件设置 249
6.6.6 算例文件相关设置及相关测试结果 252
6.7 离散类求解器 257
6.7.1 离散类方法概述 257
6.7.2 离散类方法与连续介质方法的比较 257
6.7.3 离散类方法在OpenFOAM中的实现 258
6.7.4 particleFoam求解器 258
6.7.5 dsmcFoam求解器 260
6.7.6 算例文件相关设置及测试结果 261
参考文献 269