得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，CFD的應(yīng)用已深入各領(lǐng)域，國內(nèi)外不少企業(yè)與高校均開展了相關(guān)研究。以ANSYS CFX、Fluent以及Star CCM+等為首的一批商用CFD軟件被廣泛使用，其優(yōu)勢在于功能模塊的高度集成化以及新手入門的低難度化，友好的GUI也使此類軟件易于掌握。

然而，出于保密的考慮，開發(fā)商無法將商業(yè)軟件的所有代碼公開，以至于用戶僅能針對其中的部分功能進(jìn)行自主開發(fā)、編譯，二次開發(fā)功能大打折扣，常常無法滿足CFD研究與開發(fā)人員的需求。因此，開源的CFD程序成為科研院所及相關(guān)企業(yè)的首選。OpenFOAM作為一款優(yōu)秀的開源CFD程序，由于其豐富的功能、良好的程序接口以及快速的版本更新，在全球范圍內(nèi)吸引了越來越多的用戶，而基于OpenFOAM的研究與應(yīng)用也日益增多。

OpenFOAM基于C++編寫，面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)使其代碼編寫更為方便快捷。但由于其功能繁多，且目前關(guān)于該軟件的資料極少，新手用戶往往難以在浩如煙海的代碼中獲取有效的信息，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)使用過程困難重重。此外，OpenFOAM的可調(diào)參數(shù)極多，若無相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，往往容易導(dǎo)致計(jì)算溢出或程序編譯失敗，更增加了學(xué)習(xí)的困難程度。

為此，作者基于多年的使用與開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，從簡單算例出發(fā)，使讀者熟悉OpenFOAM的使用流程，再進(jìn)一步闡述OpenFOAM的網(wǎng)格劃分、數(shù)值算法、邊界條件、湍流模型等，同時(shí)輔以編程實(shí)例，使用戶在掌握相關(guān)原理的基礎(chǔ)上，了解二次開發(fā)方法，推進(jìn)相關(guān)研究進(jìn)程，最后介紹OpenFOAM中的常見問題與使用技巧，從而全方位提升讀者的掌握程度。

本書分為7章：第1章介紹軟件的安裝及基本功能；第2章通過兩個(gè)算例（攪拌器、子彈空化）介紹OpenFOAM的使用流程，包括前處理、計(jì)算與后處理；第3章介紹張量運(yùn)算、離散的原理及相關(guān)數(shù)值格式與解法的使用方式，并實(shí)例介紹利用blockMesh進(jìn)行網(wǎng)格劃分的要點(diǎn)以及如何導(dǎo)入網(wǎng)格；第4章介紹邊界與邊界條件的類型，邊界條件的程序解讀以及各壁面函數(shù)的數(shù)學(xué)原理、使用方式，并實(shí)例分析如何自定義邊界條件與壁面函數(shù)；第5章在分析湍流模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于源代碼分析湍流模型（RANS與LES）的實(shí)現(xiàn)方式，并通過實(shí)例講解如何自定義RANS與LES模型；第6章基于simpleFoam與Lambda2的程序，解讀OpenFOAM中求解器與工具的實(shí)現(xiàn)方式，通過實(shí)例講解如何自定義求解器與工具；第7章介紹查詢代碼的常用技巧，分析編程中常見的問題及解決方法，以及如何利用Tecplot進(jìn)行后處理。

在本書的編寫過程中，我們得到了國家自然科學(xué)基金（51909231、51806187）、揚(yáng)州大學(xué)學(xué)科（流體動力與能源高效轉(zhuǎn)化利用）建設(shè)經(jīng)費(fèi)、揚(yáng)州大學(xué)科技創(chuàng)新培育基金以及中國水利水電出版社的支持，也得到了同事與朋友的幫助，在此對這些寶貴支持和幫助表示衷心的感謝。

本書得以出版，離不開父母的支持與默默奉獻(xiàn)，在此致以最誠摯的感謝。

限于作者的能力和水平，書中錯(cuò)誤和缺點(diǎn)在所難免，懇請讀者批評指正。

作 者

2020年9月