MacOS原生OpenFOAM App

ChimneyFoam

OpenFOAM是一款开源的CFD软件，功能很强大，而且可扩展性非常强。这里的可扩展性指的是在OpenFOAM的基础上可以自己开发各种求解器解决一些特定的问题。然而，OpenFOAM也存在开源软件的普遍问题：学习曲线较陡。尤其是软件安装，这第一步就会劝退一大批人。不论是OpenFOAM官网还是一些网上的教程，针对MacOS系统下的安装全都是基于Docker或者其他的虚拟机。其逻辑都是通过虚拟机虚拟出Linux系统，然后在虚拟的Linux系统里面使用OF。这种方式存在很多问题，最大的问题就是运行效率低，自己开发求解器的时候不容易调试。所以，最好的解决方案就是在MacOS系统下从OF源码编译出原生的程序，但是几乎所有平台都没有给出这种解决方案！即使找到了某种方式进行编译，也是非常麻烦，需要解决很多第三方依赖库和编译器的问题，非常浪费时间还不一定能搞定！基于此，本人花了一些时间将OpenFOAM的主流的版本编译为原生的app，解决了以上所有的这些繁琐的问题，非常容易使用。尤其对于一些初学者或者编程不太熟悉的用户，以前可能从来无法实现或者需要很长时间才能实现的问题，现在可以在一分钟之内解决问题。本文主要介绍如何下载和使用OpenFOAM
app。下面是详细介绍文本，同时也配有亲手操作的演示视频: 见B站。

1. 下载

下载很简单（如图1所示），查看可用版本并通过解锁
按钮进行相应的下载操作（如下截图所示）。如果网站上没有列出您的目标版本，可以发送请求到进行私人定制。

图1：访问下载页面，轻轻点击[解锁]按钮即可通过说明步骤获取

2. 安装

如果第一步完成，则相应的软件下载链接通过邮件发送给您。比如OpenFOAM-9的Apple
Silicon芯片版本（下面的过程全部以此版本为例进行讲解），下载得到的app文件为
OpenFOAM-9-darwin-arm64.dmg
镜像文件。双击打开即可得到如下图所示的内容，与常规的MacOS的app安装一样，只需要简单地将OpenFOAM-9 拖入左边的 Applications目录即可完成安装。

图2： OpenFOAM-9-darwin-arm64.dmg镜像文件中的内容

拖入完成之后，即可在LaunchPad中发现OpenFOAM-9 app，如下图所示：

图3： OpenFOAM-9-darwin-arm64.dmg
app安装完成后即可出现在launchpad中

app的文件列表

安装完成之后的app位于路径 /Applications/OpenFOAM-9.app/Contents
中，其中的文件列表如下图所示。其中 MacOS 目录中存放初始化脚本；
Resources/bin 中存放所有的可执行文件； Resources/lib
中存放所有的动态库文件； Resources/etc 中存放所有的环境配置文件；
Resources/OpenFOAM-9.sparsebundle 为存放源代码的Case
sensitive镜像文件（用于存放OpenFOAM源代码的，因为OF的源代码的文件名是区分大小写的，然而MacOS的默认文件系统是不区分文件名大小写的，所以通过创建一个区分大小写的disk
image是比较明智的选择）。

图4：OpenFOAM-9
app的路径和文件列表

详细的文件列表请访问原文查看

3. 加载OpenFOAM环境

完成以上步骤之后就跟其他所有系统或者平台下使用OpenFOAM没有区别了，只需要加载环境变量就行。

首次安装后的环境加载

首次安装后加载环境很容易，只需要打开lunchpad并用鼠标点击 OpenFOAM-9
app ( 图3 ) 即可。
然后会弹出一个小对话框（如下图所示），提示本需要用户进行安全确认。

图5： OpenFOAM-8-x86_64
app首次打开的安全验证提示

对于所有不是App
Store里面下载的软件，都会有此提示。只需要在系统的Security &
Privacy里面点击允许即可。

Step 1

图6：在系统的安全&隐私管理里面允许运行OpenFOAM app

Step 2

图7：在系统的安全&隐私管理里面允许运行OpenFOAM app

细心的同学可能发现，上面的几个截图里面的app名字是OpenFOAM-8-x86_64，这是因为我写这篇博文的时候用的是M1芯片的MacBook，而举例使用的OpenFOAM-9-arm64
app就是本机器下编译的，所以不会出现安全验证的提示。为了给大家展示这个安全验证的提示信息，所以上面的截图运行的x86_64架构的app是另一个Inter芯片的MacBook上编译的。一般情况下，除了开发者自己的电脑，其他人安装app并第一次打开的时候都会出现以上的安全验证提示。

安全验证允许之后，会弹出一个终端窗口（如图8所示)，在这个终端窗口里已经自动加载了OpenFOAM环境，可以运行OF自带的求解器，所有的相关的环境变量都有效。总之一句话，在这个终端窗口里可以做所有OpenFOAM的工作。

图8：运行OpenFOAM app所弹出的终端窗口

自动加载OpenFOAM环境

通过上面的方式（直接点击OpenFOAM
app，在弹出的终端里面进行工作）可以工作，但是如果关闭这个窗口或者在其他的终端窗口里面是没有加载OF环境的，也就意味着无法运行OF的程序。我个人喜欢的一种方式就是在系统环境profile文件里面加入一段代码(如下所示)，让其自动加载OpenFOAM环境：
随便打开一个终端都可以使用OpenFOAM 。

# =========== OpenFOAM initialization start ===========
FOAM_DISK_IMAGE=/Applications/OpenFOAM-9.app/Contents/Resources/OpenFOAM-9.sparsebundle
FOAM_MOUNT_POINT=/Volumes/OpenFOAM-9
FOAM_VERSION=9
if [ ! -f ${FOAM_MOUNT_POINT}/etc/bashrc ]; then
   hdiutil attach -quiet -mountpoint ${FOAM_MOUNT_POINT} ${FOAM_DISK_IMAGE} && . ${FOAM_MOUNT_POINT}/etc/bashrc
else
   source ${FOAM_MOUNT_POINT}/etc/bashrc
fi
# =========== OpenFOAM initialization end ===========

只需要复制以上代码并粘贴到 ~/.bash_profile
文件中并保存即可。这样以后随便打开一个终端都能使用OpenFOAM了，就不用再在Launchpad里面点击OpenFOAM
app了。

至此，在Mac系统安装原生OpenFOAM软件及加载环境的步骤就全部完成了，非常容易，一分钟之内就可以完成！
从此开始，在Mac系统下使用OpenFOAM与Linux系统下完全相同。