OpenFOAM非定常三维计算如何实时输出一个面上的速度场？

[流星飞宏]

能否在OpenFOAM中定义一个计算域的横截面，在计算过程中实时输出这个截面上的速度？

[学流体的小明]

function object surfaces
实时输出就用

writeControl timeStep;
writeInterval 1;

[流星飞宏]

@学流体的小明 在 OpenFOAM非定常三维计算如何实时输出一个面上的速度场？ 中说：

function object surfaces
实时输出就用

writeControl timeStep;
writeInterval 1;

谢谢，探索明白了一个方法！

[流星飞宏]

用OpenFOAM输出一个面上点的物理量

使用OpenFOAM中functionObject的功能，输出采样坐标点上的物理量值，只不过这里的采样点是大量的，是一个面的点集合（点云），骨把点云构造出来，使用采样功能即可输出面上点云的每个点的物理量值。

步骤一：构造面上的点云坐标集

方法一：

先使用blockMesh生成网格然后用Paraview或Tecplot打开，在计算域内建立一个平面或计算域的截面，输出平面上的坐标值。

首先导出计算域平面的坐标点数据，保证前三列是x,y,z坐标值，运行下面python程序组成坐标点，

import pandas as pd

def read_xlsx_and_format(file_path):
    # 读取 Excel 文件
    df = pd.read_excel(file_path, usecols=[0, 1, 2],header=None)
    
    # 提取前三列数据
    x = df.iloc[:, 0].values
    y = df.iloc[:, 1].values
    z = df.iloc[:, 2].values
    
    # 将数据转换为所需格式
    formatted_data = [f"({x[i]} {y[i]} {z[i]})" for i in range(len(x))]
    
    return formatted_data

def save_to_csv(formatted_data, output_file_path):
    # 创建一个 DataFrame 来保存格式化后的数据
    df = pd.DataFrame({'Formatted Data': formatted_data})
    #df = pd.DataFrame(formatted_data)
    
    # 保存为 CSV 文件
    df.to_csv(output_file_path, index=False, header=False)

# 示例文件路径
input_file_path = 'test_data_pred_velocityU_Point_output-U000000.xlsx'
output_file_path = 'xoy_plane_points.csv'

# 调用函数并保存结果
formatted_data = read_xlsx_and_format(input_file_path)
save_to_csv(formatted_data, output_file_path)

print(f"Data has been saved to {output_file_path}")

假设你的 Excel 文件内容如下：

X轴	Y轴	Z轴
1	2	3
4	5	6
7	8	9

调用上述Python程序的输出将会是一个名为 xoy_plane_points.csv 的文件，内容如下：

(1 2 3)
(4 5 6)
(7 8 9)

方法二

使用Python或MtaLab等软件构建点云集，这样可以自己定义采样点的多少，不必与网格点的数量保持一致。

如果想自定义平面点云的分布，不按照划分的网格坐标点来输出，可以使用如下python程序生成坐标点：

示例：以下程序生成XOY平面点云，X轴范围(0,0.1)均布10个点，Y轴范围(0,0.1)均布20个点。

import numpy as np

# 定义 x 和 y 的范围和点数
x_min, x_max = 0, 0.1
y_min, y_max = 0, 0.1
num_x_points = 10
num_y_points = 20

# 生成 x 和 y 的坐标
x = np.linspace(x_min, x_max, num_x_points)
y = np.linspace(y_min, y_max, num_y_points)

# 生成点云
points = []
for xi in x:
    for yi in y:
        points.append((xi, yi, 0.0))  # z 坐标为 0

# 将点云保存到 CSV 文件
with open('xoy_plane_points.csv', 'w') as f:
    #f.write("Points:0,Points:1,Points:2\n")  # 写入表头
    for point in points:
        f.write(f"({point[0]} {point[1]} {point[2]})\n")

print("点云文件已生成：xoy_plane_points.csv")

步骤二：在OpenFOAM中定义functions内容

以2.4.x版本的OpenFOAM为例，在controlDict字典文件中加入如下内容：

functions
{
    internalVelocity
    {
        type            sets;  // 必须指定类型
        functionObjectLibs ("libutilityFunctionObjects.so");
        enabled         true;
        outputControl   timeStep;
        outputInterval  1;
 
        // 指定要输出的字段
        fields
        (
            U
        );
        setFormat       csv;  // 输出格式，可以选择 raw, vtk, etc.
        
        // 指定要使用的点集
        sets
        (
            interpolatedData
            {
                type        cloud;  // 必须指定类型
                points (
                    #include "xoy_plane_points.csv"// 加载点集文件，若不在constant文件夹内需指定点（集）云文件路径
                );
                axis        xyz;  // 指定点集的轴
            }
        );
 
        // 插值方案
        interpolationScheme cellPoint;
    }
}

注意：点云文件应该放system文件夹下，保证和controlDict在同一个文件夹内（2.4.x版本的OpenFOAM默认和controlDict在同一个文件夹内，即system文件夹内），不然要在#include "xoy_plane_points.csv"语句中加入文件的绝对路径，如果xoy_plane_points.csv放在constant文件夹内，则：#include "../constant/xoy_plane_points.csv"。

步骤三：调用求解器运行程序

程序运行结束后会生成一个postProcessing文件夹，包含internalVelocity文件夹，internalVelocity文件夹内是各个时刻的文件夹。

每个时刻的文件夹内有interpolatedData_U.csv文件，里面存储了每个点的物理量值（比如：速度）。

打开interpolatedData_U.csv文件，前三列是坐标点数据，其余列是对应坐标点的物理量值数据。

[李东岳]

@流星飞宏 感谢分享，给你重新排了一下

[流星飞宏]

@李东岳 谢谢东岳老师。

[李东岳]

太酷炫了老铁，各种软件熟记于心