OpenFOAM 是基于面向对象程序语言C + + 开发的CFD 代码库，从2004 年起正式开源发布，至今每年都有更新。它包含了丰富的类库和各种实用的工具代码，可以处理多种常见的多面体网格，且支持并行计算。由于其开源的性质，基于OpenFOAM 的CFD 程序开发非常便利。下面基于version 2.1.1 小节简单介绍应用OpenFOAM 求解自由射流的基本步骤。

1. 建立几何模型

自由射流具有轴对称性，为减少计算量，可以采用轴对称模型。OpenFOAM 中处理轴对称计算要用到楔形体模型，如图4.33 所示。

楔形体的旋成角通常小于5°，对称面可以是某一坐标平面。过对称轴的两个边界的边界条件必须设置成wedge 型。

用于自由射流计算的楔形计算域的对称面尺寸及wedge 边界以外的其余边界类型如图4.34 所示。

图4.33　OpenFOAM 使用的轴对称模型

图4.34　边界类型及对称面尺寸

2. 划分网格单元

计算域沿对称面划分一层网格，如图4.35 所示。

图4.35　对称面网格

采用完全结构化的网格，喷管出口附近网格加密，逐渐向稀疏过渡。喉部网格尺寸为4 mm，网格总数为17 167。

3. 选择物理模型

OpenFOAM 的物理模型分为热力学模型和湍流模型。这里仿真的自由射流为单介质（空气）可压缩流，采用完全气体状态方程，并近似认为黏性系数不随温度变化，湍流模型选择RNG（re-normalization group）k−ε 模型。

4. 定初边值条件

为了使用求解器rhoCentralFoam，需要指定初边值条件的变量，包括温度T、压强p、速度V 、湍动能k、湍流耗散率ε、湍流黏性系数 tμ 、湍流热扩散系数 tα 。

1）边界条件(www.daowen.com)

（1）压强入口。

（2）压强出口。

其中，温度、压强、湍动能和湍流耗散率的边界类型都是inletOutlet；速度边界类型为pressureInletOutletVelocity；湍流黏性系数和湍流热扩散系数的边界类型为calculated。

（3）壁面。

湍流相关的量均采用对应的壁面函数。

（4）楔形面。所有的变量在wedge 边界上的边界类型均为wedge。

2）初始条件

应用setFields 工具将燃烧室内部设置为高温高压区域，其余区域均为标准大气环境，初始时刻流场静止，湍流参数设置为

5. 求解数学方程

选择基于中心迎风格式的可压缩流瞬态求解器rhoCentralFoam。

（1）各项的离散格式如下：

为保证计算的稳定性，Courant number 不能大于1.0，推荐小于0.5。