OpenFOAM 高级应用与二次开发培训课程
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培训对象： 具有OpenFOAM基础使用经验的CFD仿真工程师、流体力学研究人员、航空航天/能源动力/船舶海洋/汽车等领域从业者、需要解决复杂工程问题或进行求解器定制开发的高校师生及科研人员。
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培训目标：
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掌握snappyHexMesh高级网格划分技巧，能够生成高质量的边界层网格并解决复杂几何的网格问题。
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理解数值离散格式与网格质量的协同作用，掌握线性求解器与算法的调优方法。
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掌握多相流（VOF、Euler-Euler、Lagrangian颗粒）、传热（包括辐射）、动网格（包括重叠网格）等高级物理模型的设置与应用。
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深入理解边界条件的数学原理与实现方式，能够自定义复杂边界条件（湍流入口、时变条件、混合边界）。
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掌握Function Objects（函数对象）的配置与编程，实现在线后处理与自定义数据提取。
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能够使用dynamic code在无需编译源代码的情况下实现求解器功能的定制化扩展。
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了解伴随优化方法（Adjoint Optimisation）的基本原理与应用，实现气动/水动力外形优化。
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具备开发自定义求解器或修改现有求解器的C++编程能力（可选/进阶）。
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培训内容介绍：
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第一部分：高级网格技术与数值方法
一、snappyHexMesh 高级网格生成技术： 深入讲解snappyHexMesh的网格生成策略。学习如何针对复杂几何（如飞机、汽车、螺旋桨）进行高效的表面贴合（snapping）控制。掌握高质量边界层网格（棱柱层）的生成技巧，包括层数、厚度分布及膨胀率的优化。学习使用多重细化（refinement）策略平衡计算精度与效率。
二、网格质量诊断与修复： 系统学习OpenFOAM网格质量的关键指标（非正交性、扭曲度、长宽比）。掌握网格质量检查工具的使用方法，能够识别并修复负体积、高非正交性等影响计算收敛的网格问题。
三、数值离散格式与网格质量的协同： 学习根据网格质量和流动特征选择合适的离散格式（时间、梯度、散度、拉普拉斯）。掌握高阶格式（如线性迎风、QUICK、SFCD）的启用条件及其对精度和稳定性的影响。
四、线性求解器与算法调优： 深入讲解fvSolution文件中线性求解器（PCG、GAMG、PBiCGStab）的选择原则与参数配置技巧。学习通过调整求解器容差、松弛因子及多重网格层次优化求解性能。掌握压力-速度耦合算法（PIMPLE）在瞬态计算中的高级控制参数设置。
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第二部分：高级物理模型与应用
五、多相流模拟（一）：界面捕获与VOF方法： 系统讲解Volume of Fluid（VOF）方法的数学原理及其在自由液面流动（溃坝、晃荡、射流）中的应用。学习interFoam求解器的配置技巧，包括界面压缩（interface compression）、表面张力及壁面润湿角的设置。
六、多相流模拟（二）：欧拉-欧拉方法与颗粒流： 学习Euler-Euler双流体模型在密相颗粒流（流化床、气力输送）中的应用。掌握相间动量交换（曳力模型）、湍流相互作用及颗粒动理学理论的设置方法。
七、多相流模拟（三）：拉格朗日颗粒方法： 学习Lagrangian粒子追踪方法在稀相颗粒流（喷雾、粉尘扩散、燃料喷射）中的应用。掌握粒子与流体的双向耦合、粒子-壁面相互作用、蒸发与破碎模型的配置。
八、传热与共轭传热（CHT）模拟： 学习传热模型的启用方法，包括导热、对流及辐射（P1、DO模型）。掌握共轭传热（Conjugate Heat Transfer）的建模方法，模拟固体与流体间的热量交换。
九、动网格与重叠网格技术： 学习动网格方法（网格变形、拓扑变化）在处理边界运动（如阀门启闭、活塞运动）中的应用。掌握重叠网格（Overset/Chimera）方法的原理及其在处理多体相对运动（如存储分离、多旋翼）中的优势。
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第三部分：边界条件与在线后处理
十、高级边界条件定制： 深入理解OpenFOAM边界条件的数学实现原理。学习使用dynamic code在算例运行过程中动态生成自定义边界条件。掌握湍流入口边界（如槽道湍流、合成湍流）、时变边界（通过表格或函数）及混合边界条件的实现方法。
十一、Function Objects（函数对象）深入应用： 系统学习Function Objects的配置方法，实现在求解过程中的实时数据监控与处理。掌握力系数（forceCoeffs）、探针（probes）、采样（sampling）、场平均（fieldAverage）等常用Function Objects的高级用法。学习使用coded Function Object编写自定义的数据处理逻辑。
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第四部分：高级专题与二次开发（可选/进阶）
十二、伴随优化方法与应用： 介绍伴随方法（Adjoint Method）的基本原理及其在气动/水动力外形优化中的应用。学习计算敏感度（sensitivity maps）的方法，通过形状优化循环实现减阻、增升等设计目标。
十三、OpenFOAM C++ 二次开发入门： 介绍OpenFOAM的C++代码架构、数据结构（如volScalarField、fvMatrix）及核心类库。学习在已有求解器中添加自定义源项、修改离散格式的基本方法。了解自定义求解器的开发流程及与现有库的链接技术。
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