OpenFOAM编程案例｜07 自定义库

本文演示在OpenFOAM中自定义库的基本过程。

有时候为了数据封装的需要，可以将特殊的代码先编译成库，然后在其他的代码中对库加以调用。本案例演示此过程。

1 文件准备

这里将库文件、功能文件以及测试文件分开。所有的文件都放置在run文件夹下。

使用下面的命令创建文件结构。

runmkdir demo7 && cd demo7mkdir customLibrary && cd customLibrarymkdir Maketouch customLibrary.H customLibrary.Ctouch Make/files Make/optionscd ..foamNewApp demo7

创建完毕后的文件结构如下所示。

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2 库的定义与编译修改customLibrary/Make/files文件

customLibrary.CLIB = $(FOAM_USER_LIBBIN)/libcustomLibrary

注意这里不再是之前案例的EXE了，而是换成了LIB。

修改customLibrary/Make/options文件

EXE_INC = \    -I$(LIB_SRC)/finiteVolume/lnInclude \    -I$(LIB_SRC)/meshTools/lnInclude EXE_LIBS = \    -lfiniteVolume    -lmeshTools

修改头文件customLibrary/customLibrary.H

#include "fvCFD.H"// 在头文件中声明函数scalar computeR(const fvMesh &mesh,volScalarField & r, dimensionedVector x0);void computeU(const fvMesh & mesh, volVectorField &U, word pname="p");

头文件中只是声明了两个函数。

修改源文件customLibrary/customLibrary.C

#include "customLibrary.H"// 这两个函数之前的案例中使用过，就不重复介绍了scalar computeR(const fvMesh &mesh,volScalarField &r, dimensionedVector x0){    r = mag(mesh.C()-x0);    return returnReduce(max(r).value(),maxOp<scalar>());} void computeU(const fvMesh &mesh, volVectorField &U,word pName){    const volScalarField &pField = mesh.lookupObject<volScalarField>(pName);    U = fvc::grad(pField)*dimensionedScalar("tmp",dimTime,1.0);} 

所有文件修改完毕后，进入customLibrary路径下，执行命令wmake进行编译。

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可以看到在$FOAM_USER_LIBBIN路径下生成了一个名为libcustomLibrary.so的动态库文件。

3 功能程序定义

进入demo7目录下。利用命令touch createFields.H创建文件，此时demo7文件夹中的文件结构如下：

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修改files文件

demo7.CEXE = demo7

修改options文件，注意编译为库的话指定的是EXE_LIBS，还要注意包含头文件

EXE_INC = \    -I$(LIB_SRC)/finiteVolume/lnInclude \    -I$(LIB_SRC)/meshTools/lnInclude    -I../customLibrary EXE_LIBS = \    -lfiniteVolume \    -lmeshTools \    -L$(FOAM_USER_LIBBIN) -lcustomLibrary

注意库文件的加载，先加载路径后加载库名称，把库名称前面的lib去掉。

编写createFields.H头文件

// createFields.H中包含了各种参数及物理场的读入Info << "读取tranportProperties文件\n" << endl; IOdictionary transportProperties(    IOobject    (        "transportProperties",        runTime.constant(),        mesh,        IOobject::MUST_READ_IF_MODIFIED,        IOobject::NO_WRITE    )); dimensionedScalar nu(    "nu",    dimViscosity,    transportProperties); Info << "读取p文件"<< endl;volScalarField p(    IOobject    (        "p",        runTime.timeName(),        mesh,        IOobject::MUST_READ,        IOobject::AUTO_WRITE    ),    mesh); Info << "读取U文件" << endl;volVectorField U(    IOobject    (        "U",        runTime.timeName(),        mesh,        IOobject::MUST_READ,        IOobject::AUTO_WRITE    ),    mesh);

编写源代码demo7.C

 #include "fvCFD.H"// 注意文件路径#include "../customLibrary/customLibrary.H" // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * // int main(int argc, char *argv[]){#include "setRootCase.H"#include "createTime.H" // 添加两个头文件，一个创建fvMesh对象，另一个读取数据#include "createMesh.H"#include "createFields.H"     // 定义一个向量x0，其量纲为dimLength    const dimensionedVector originVector("x0", dimLength, vector(0.05, 0.05, 0.005));    scalar f(1.0);     // 定义一个标量场r，给了一个初始值r0    volScalarField r(        IOobject(            "r",            runTime.timeName(),            mesh,            IOobject::NO_READ,            IOobject::NO_WRITE),        mesh,        dimensionedScalar("r0", dimLength, 0.0));     // 利用自定义库中的computeR函数    const scalar rFaceCell = computeR(mesh, r, originVector);     Info << "Starting time loop\n" << endl;    while (runTime.loop())    {        Info << "Time = " << runTime.timeName() << nl << endl;        // 利用网格距离进行压力计算，没什么特别的意义，只是随便计算        // 场变量计算的时候需要注意量纲        p = Foam::sin(2. * constant::mathematical::pi * f * runTime.time().value()) /            (r / rFaceCell + dimensionedScalar("small", dimLength, 1e-12)) *            dimensionedScalar("tmp", dimensionSet(0, 3, -2, 0, 0), 1.0);        p.correctBoundaryConditions();         // 利用自定义库中的computeU函数计算速度        computeU(mesh, U);        runTime.write();    }    // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //    Info << nl;    runTime.printExecutionTime(Info);    Info << "End\n" << endl;    return 0;}

代码编写完毕后，可以使用wmake进行编译。

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4 测试案例

利用cavity案例作为测试案例。将cavity案例拷贝到run/demo7文件夹下。

cp -r $FOAM_TUTORIALS/incompressible/icoFoam/cavity/cavity .

注意demo7文件夹下的子文件夹组织形式，如下图所示。

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当前目录为run/demo7，利用下面的命令进入cavity目录，生成网格并调用上面编译成功的程序。

cd cavityblockMesh../demo7/demo7

修改system/controlDict文件中endTime关键字的值为2，设置deltaT为0.1。

执行结果如下图所示。

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压力场如下图所示。

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（本文结束）

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