0 疑问
1 坑
2 安装
3 教程
3.1 我们随便建一个模型
3.2 流体分析设置和分析
3.3 结果查看设置
3.4 动画导出
3.5 残差simulation residuals

流体模拟工作台
https://github.com/jaheyns/CfdOF
https://wiki.freecad.org/CfdOF_Workbench
https://zenn.dev/marbocub/articles/cfd-with-freecad-using-cfdof-tutorial1

https://qiita.com/norisionori/items/4ee851f3322018662dd7

https://github.com/DualSPHysics/DesignSPHysics
https://faculty.swjtu.edu.cn/weikai1/zh_CN/article/136968/content/2743.htm
A new series of 10 tutorials about Freecad CfdOf
https://forum.freecad.org/viewtopic.php?t=68499

https://www.openfoam.com/documentation/tutorial-guide/4-multiphase-flow/4.1-breaking-of-a-dam

https://solvercube.com/sf/1nm/freecad/freecad-0-19-x-cfd-openfoam_210808/4wordpress.html

如果你添加多种流体材料，只要你在物理任务面板中选择了瞬态、不可压缩的分析类型，则会自动使用 interFoam 或多相 InterFoam（针对两种以上的流体）。现场初始化区可用于选择初始流体体积分数。目前，重力在y方向限制为-9.81 m/s^2，且无表面张力（除非案例文件被手动编辑）
If you add multiple fluid materials, then provided you choose a transient, incompressible analysis type in the physics task panel, interFoam or multiphaseInterFoam (for more than two fluids) will be used automatically. Field initialisation zones can be used to select the initial fluid volume fractions. At present gravity is restricted to -9.81 m/s^2 in the y direction and there is no surface tension (unless the case files are manually edited, of course).

0 疑问

★问：水和空气分别怎么定义？需要指定2个区域body的“材料”属性吗？例子里怎么没有指定空气区域？
freecad两个定义最是烧脑，一个是初始化field——Initialise flow field；一个是初始化zone——Initialisation zone
网络释义英文单词区别：“area”可指任何大小的空间或范围，“field”指视野宽的领域如足球场，“zone”指有明确边界和特定目的的功能区域
这里涉及几个流体力学概念，多相流用VOF（Volume of fluid）多相流方法，FC调用openfoam模拟分析流体，openfoam里用interFoam求解器，interFoam调用了FCT算法；
考虑某一个网格单元的气液两相系统，如果此网格单元内充满了流体，则α=1；如果此网格单元内充满了气体，则α=0。如果α的值介于0和1之间，则此网格单元内为气液混合。从下列式子以及下方的多个案例可知：

在二相流分析情况下，即水和空气，field和zone它们对应的volume fractions是1或0怎么设置？
You initialise the pink cube as water-zone (water must be the first entry in model-tree),
the rest of the domian automatically is air.
1.首先是设置流体属性，那么先设置空气还是先设置水？答：1）谁动就填谁原则？水入空气，就先设置水的属性，到下面field里只能选先设置的那个。
2.到Initialise flow field，只能选择上述先设置得那个流体。看区域里是什么，是本身，则volume fractions填1，如果不是本身，则volume fractions填0。
3.入口是否要单独画一个zone？入口处流入的流体和周边区域设置的一致，则不用另外画一个zone，如果不一致，则要单独画。其他位置道理也一样，如果罐体里的某块流体和区域不一致，就得另外画个zone。
4.是画水体zone还是画空气zone？看整个区域在最开始状态下占最小原则？例如溃坝，初始状态就一块水体，容易绘制zone；例如空气吹入水体中再跑到空气中，初始状态水体是固定的一块，容易画zone。——这么看来，始终是画水体zone了？有反例吗？
5.举例：
例如，空气通过管子从下方吹入罐体的水中，罐体上方开敞，先设置空气的属性，field里只能选空气——所以field这里设置空气的volume fractions填1；而入口处也是吹空气，和整个区域相同，所以入口处不需要另外画一个气体包裹的zone；考虑区域里都按空气，罐子里的水体需单独画一个zone，这个zone只能选择前面设置的空气，空气的volume fractions填0
溃坝是水进入空气，所以先设置水体的属性，到field里只能选水，区域里都按空气设置，所以filed里水的volume fractions填0，入口处周边对应区域设置，是空气，所以必须另外要画一个水体的zone，该水体zone对应的volume fractions是1

ρ = α_{1} ρ_{1} + (1 - α_{1}) ρ_{2}

cfdof论坛：对于二相流模式，你只需设置一个初始化参数（此处为水）——水进入空气例子。

下图2——先设置初始化的时候，用 waterfraction=0（即等于空气）的值初始化整个区域field
下图1 初始化水体zone的时候，粉色立方体/入口，waterfraction=1，表示水体。
下图3在 Paraview 中，alpha-water=1 表示的是水（下图3中红色部分），其余（下图3中蓝色部分）则为空气。

https://forum.freecad.org/viewtopic.php?p=454204
https://forum.freecad.org/viewtopic.php?t=52313
For 2-phase you need only 1 initialization parameter (here water).
Initialize the complete field with waterfraction=0 (==> air), then initialize the
pink cube/inlet with waterfraction=1.
In paraview, alpha-water=1 is water, the rest is air.
Detailled explanation here:
https://www.youtube.com/watch?v=gZ_TqsPwiXY
问：边界条件里，流量和压力，怎么选？
https://forum.freecad.org/viewtopic.php?p=619228
At first you define the fluid (air) which is pumped into the waterfilled domain.
Second fluid is water. For the air you must define a initialisation zone, the pink cube.
To start with the sim avoid pressure at the inlets.
这里有一个例子（水射流）：
首先你定义流体（空气）被泵入充满水域(domain,field) 的空间。——qin：动的是空气？所以初始化要设置空气吗？
第2种液体是水。对于空气，你必须定义一个初始化Zone区域，即入口处的粉色立方体。

一开始模拟器时，避免进气口处有压力。

无痛苦N-S笔记中的6.12 OpenFOAM 中的边界条件
无痛苦NS笔记
http://dyfluid.com/index.html
http://www.dyfluid.com/theory.pdf

问：湍流模型和层流模型怎么选？
问：paraview里如何展示流场流线，以及对壁面的压力和负压？
问：模型比例问题，是建立1:1模型还是建立缩尺模型？
http://www.dyfluid.com/interFoam.html

1 坑

1.所有路径不包含空格和中文！！否则会报错。
所有软件、依赖安装目录、算例都不要有空格和中文
2.一定要安装好CFmesh并用它来划分网格
~~3.计算要取消勾选并行计算，除非你安装了MPI啥的~~

4.安装过程中网络要用Devsidecar对github网站加速。
5.勾选编辑——首选项——cfdof——append document name to output directroy，否则，所有的计算都放在根目录，彼此覆盖掉。

2 安装

它这个安装相对有点运气成分
1.打开DevSidecar，安装CfdOF工作台
工具——Addon Manager——有点慢，需要等一段时间——搜CfdOF
2.安装好工作台后切换到CfdOF工作台，编辑——首选项左侧点CfdOF General 开始安装依赖
按下图中顺序做，因为后面的需要知道blueCFD所在路径才行。

2.1 openfoam下载，即BlueCFD
先点击Run dependency check按钮（上图第1步）
再离线下载blueCFD
https://github.com/blueCFD/Core/releases/
因为很大，所以单独下载：
git上release里复制最后一个“香港……”地址，粘贴到https://doget.nocsdn.com/#/
里获得快速下载地址，用IDM下载。

下载后，在上图FC preference面板中指向刚才下载的文件blueCFD-Core-2024-1-win64-setup.exe（上图第2步），点击install openfoam（上图第3步）。其实和手动安装没有区别。
这里安装注意安装路径要简单，不要有空格和中文。最好像我一样，直接安排到D盘下blueCFD目录下。
安装完成后要设置指向openfoam的路径（上图第4步）。
2.2 paraview下载安装
上述blueCFD已经包含了paraview，在FC面板里设置指向所在路径即可
如果要另外安装，那么下载msi，还有带MPI的没试过

2.3 cfmesh
这个文件较小（15M），可以直接点击安装按钮。但是我出错了好多次，多安装几次，或者先安装下面的HiSA
虽然可以用Gmesh划分网格，但是感觉这个cfmesh最适用流体吧，速度特别快，网格也好，必须要安装好。
下载的话，由于有机器人验证策略，Edge/opera浏览器都进入不了sourceforge，用firefox浏览器

2.4 HiSA
这个直接点安装。
2.5 最后再点击Run dependency check按钮，在面板最下端的Output窗口里查看有没有错误和没有安装的依赖。如果有，再解决。

3 教程

建立模型——建立流体分析——物理分析模型设置（稳态、瞬态，单向、多向，湍流模型）——流体参数设置（水还是空气……）——初始化流场（势流、边界流）——入口边界inlet——出口边界（outlet）——中间边界（wall）——网格划分——求解——结果查看设置paraview

我们水利上常用的两相流和自由表面的例子（即泄流~），请下载下来看看边界、初始参数等怎么设置即可。
https://forum.freecad.org/viewtopic.php?t=97757

3.1 我们随便建一个模型

略

3.2 流体分析设置和分析

看6.11节第6节吧

分析基本属性
物理模型
初始化流场
解算属性
边界条件——进口——子类型
边界条件——边界类型
边界条件——出口——子类型
边界条件——出口——均匀流速和静压描述

3.3 结果查看设置

看6.12节里第6节吧
paraview基础用法
https://docs.paraview.org/en/latest/Tutorials/SelfDirectedTutorial/basicUsage.html
https://wiki.freecad.org/Post-Processing_of_FEM_Results_with_Paraview

3.4 动画导出

1.自带的file>save Animation，格式选择MP4即可

2.用哔哩哔哩直播姬软件录屏，注意参考这里设置分辨率，提高清晰度。再用必剪进行剪裁编辑视频后导出，另外，必剪可以识别语音为字幕

3.传统做法：
首先在 paraView中保存图片序列。点击file>save Animation，可以保存为tif, png, jpg等格式的图片序列。可以规定保存的帧数，默认是每个timestep一帧。注：图片很多的话最好建立一个新的文件夹。
其次把图片序列转换为视频或者GIF，有两种方式
第一种方式：利用OpenFOAM带的第三方后处理工具
算例文件夹下终端键入
foamCreateVedio
具体用法可以用 foamCreateVedio -help 查看
参考OpenFOAM_user_guide

3.5 残差simulation residuals

在OpenFOAM中，simulation residuals表示每个求解步骤中方程解的误差大小，用于判断数值解的收敛性。
残差的基本概念
在OpenFOAM中，残差（residual）是指当前迭代解与精确解之间的差异，通常用于衡量线性方程组或非线性方程组在每次迭代中的收敛程度。残差越小，说明数值解越接近真实解，系统越接近收敛状态。残差可以是绝对值或相对值，并且不同求解器对残差的计算方式略有不同，但一般会对向量或矩阵系统进行归一化处理，以便比较不同物理量的收敛情况。
在OpenFOAM中的显示与监控
OpenFOAM通过命令行工具和配置文件来监控残差变化：
准备residuals文件：使用foamGet residuals将模板文件拷贝到system文件夹下，并在system/residuals中指定需要监控的物理量，如速度、压力、湍动能k和耗散率ε+2。
修改controlDict：在system/controlDict文件末尾添加#includeFunc residuals，以启用残差监控功能。
运行仿真并绘制曲线：可以使用foamMonitor命令实时监控残差变化，或者结合Gnuplot绘制残差随迭代步的变化曲线，以判断收敛性。
对于非标量场（如速度向量），OpenFOAM会输出每个分量的最大残差值，以便更直观地观察收敛情况。
残差与收敛性
在RANS或其他CFD仿真中，残差是判断计算是否收敛的重要指标。通常，当残差下降到预设的容差范围（tolerance）以下时，认为方程组已经收敛，可以停止迭代或继续时间步推进。残差曲线的平稳下降或趋于稳定是收敛的标志，而残差波动或不下降可能提示网格质量、边界条件或求解器设置存在问题。

以下出错原因就是我前面提到的坑
安装错误:

网格划分错误：

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
Create time

11:18:30  --> FOAM Warning :
    From function static Foam::instantList Foam::timeSelector::select0(Foam::Time&, const Foam::argList&)
11:18:30      in file db/Time/timeSelector.C at line 269
    No time specified or available, selecting 'constant'
Create polyMesh for time = constant
11:18:30
11:18:30  foamToSurface.exe :
����λ�� C:\Users\Administrator\CfdOF\meshCase\Allmesh.ps1:4 �ַ�: 5
+     & $cmd $args 2>&1 | tee log.$sol
+     ~~~~~~~~~~~~~~~~~
    + CategoryInfo          : NotSpecified: (:String) [], RemoteException
    + FullyQualifiedErrorId : NativeCommandError
11:18:30
11:18:30  --> FOAM FATAL ERROR:
Cannot find file "points" in directory "polyMesh" in times "constant" down to constant
11:18:30      From function virtual Foam::IOobject Foam::fileOperation::findInstance(const Foam::IOobject&, Foam::scalar, const F
oam::word&) const
    in file global/fileOperations/fileOperation/fileOperation.C at line 869.
FOAM exiting
11:18:30  Executing: echo $WM_PROJECT_USER_DIR

分析出错

12:35:29  could not open file Map.H for source file surfaceToFMS.C due to No such file or directory
could not open file UList.H for source file surfaceToFMS.C due to No such file or directory
could not open file HashSet.H for source file surfaceToFMS.C due to No such file or directory
could not open file error.H for source file surfaceToFMS.C due to No such file or directory
could not open file token.H for source file surfaceToFMS.C due to No such file or directory
12:35:29  could not open file columnFvMesh.H for source file writeCellAndPointLevel.C due to No such file or directory
could not open file Time.H for source file writeCellAndPointLevel.C due to No such file or directory