OpenFOAM不可压求解器pimpleFoam研究（一）粘度实现

OpenFOAM提供了几个单相的不可压求解器：icoFoam（瞬态，层流）、simpleFoam（稳态，湍流）、pisoFoam（瞬态，湍流）和pimpleFoam（瞬态，湍流）。这几个求解器的不同之处主要在于其使用的算法不一样，主要有SIMPLE和PISO两种。icoFoam和simpleFoam的解析在李东岳的网站里能找到，写得十分详细。pisoFoam算是icoFoam的进阶版，可以处理湍流的情况，使用湍流模型。而pimpleFoam是PISO和SIMPLE算法的一个结合，为瞬态处理器，也能处理湍流。

icoFoam（下左图）和pimpleFoam（下右图）的动量方程在形式上有一些不一样。

1. pim用tmp<fvVectorMatrix> 来定义动量方程的矩阵类型，而ico则是直接用fvVectorMatrix。tmp是一个包装类，详细的介绍可以在OpenFOAM中的tmp类_寒冰彻骨的博客-优快云博客看到。简单来说，tmp不是必须的，但在场量数据（fields）十分大的时候，tmp可以帮助处理场量空间，减少峰值内存，从而提高程序的计算效率。

2. pimpleFoam中多了MRF.DDt(U)这一项是关于旋转坐标系（滑移网格）下用于修正时间项的科里奥利力。详细介绍在MRF.DDt(U)---MRF模型简介_寒冰彻骨的博客-优快云博客_mrf模型也可以看到。

3. fvOptions(U)是动量方程的源项。目前可以添加体积力、多孔介质等多种性质的源项。

4. 粘度项turbulence->divDevReff(U)。这个是pimpleFoam用来处理湍流（有效粘度）的。在icoFoam中，粘度项是层流粘度，不考虑湍流带来的湍流粘度的影响。当雷诺数较大时，icoFoam计算就不适用了。pimple的粘度项的介绍可以看turbulence-&gtdivDevReff(U)代码解读_寒冰彻骨的博客-优快云博客。

在transportPropertiesDict文件里我们可以设置粘度nu的大小，但是在pimpleFoam的源码中找不到nu的创建代码（icoFoam的是可以在createFields.H里找到的）。我想这个应该在某个头文件里被定义好了，所以查看singlePhaseTransportModel.H：

就是说，这个类它在构造的时候，会自动读取transportPropertiesDict文件，并读取nu作为粘度。在pim的createFields里：

新建一个类laminarTransport(U,phi)，在新建的时候会读取文件里的nu并作为其privateData。

所以，如果在pimpleFoam里想引用nu的话，需要改成laminarTransrpot.nu()。而且在类型上，icoFoam里nu是一个dimensionedScalar，但是在pimpleFoam里是一个volScalarField，创建时要注意区分，如：

volScalarField nu
(
    IOobject
    (
        "nu",
        runTime.timeName(),
        mesh,
        IOobject::NO_READ,
        IOobject::NO_WRITE
    ),
    laminarTransport.nu()
);

这样，nu就会是一个新建的层流粘度场，供后续使用。