ВВЕДЕНИЕ

Данная работа посвящена разработке пользовательского интерфейса для системы OpenFOAM.

OpenFOAM (Open Source Field Operation And Manipulation) – это открытая интегрируемая платформа для численного моделирования задач механики сплошных сред [1]. Стандартная версия пакета OpenFOAM поставляется с многочисленными программами-решателями, утилитами и библиотеками, которые позволяют решать следующие задачи:

∙Прочностные расчеты;

∙Гидродинамика ньютоновских и неньютоновских вязких жидкостей как в несжимаемом, так и сжимаемом приближении с учётом конвективного теплообмена и действием сил гравитации;

∙Задачи теплопроводности в твёрдом теле;

∙Многофазные задачи, в том числе с описанием химических реакций компонент потока;

∙Задачи, связанные с деформацией расчётной сетки;

∙Сопряжённые задачи;

∙Некоторые другие задачи, при математической постановке которых требуется решение дифференциальных уравнений в частных производных в условиях сложной геометрии среды;

∙Распараллеливание расчёта как в кластерных, так и многопроцессорных системах.

Кроме программ-решателей в состав пакета входят множество утилит, позволяющих генерировать и конвертировать расчетную сетку, задавать значения полей и многие другие.

Моделирование задачи в системе OpenFOAM разделяется на три части, в соответствии с терминологией в пользовательской документации [2]:

1.Предпроцессинг (Preprocessing) – задание условий задачи моделирования. Предпроцессинг включает в себя задание информации о расчетной сетке,

9

задание граничных условий, констант, численных схем, а также настроек, связанных с управлением временем, чтением/записью данных и прочим.

2.Решение (Solving) – расчет параметров заданной системы в различные моменты времени. Производится с помощью программ-решателей (solvers), входящих в стандартный состав пакета OpenFOAM, либо пользовательских решателей, написанных с использованием библиотек OpenFOAM.

3.Пост-процессинг (Post-processing) – обработка результатов моделирования. На этом этапе производится визуализация полученных в процессе решения результатов при помощи таких программ, как paraView или EnSight.

Система OpenFOAM написана на объектно-ориентированном языке C++. Следствием этого является очевидное ее преимущество, заключающееся в гибкости и расширяемости: новые утилиты и решатели могут быть созданы пользователями при наличии знаний физики и навыков программирования.

Однако пользовательский интерфейс стандартного пакета OpenFOAM является не слишком дружественным. В пользовательской документации этап предпроцессинга предлагается осуществлять при помощи текстового редактора, задавая файлы исходных данных в некотором формате, находящихся в рабочей директории и образующих определенную структуру, необходимую для правильной работы системы. Этапы решения и пост-процессинга менее сложны, но осуществляются в стандартном пакете OpenFOAM через терминал Linux, и заключаются в запуске необходимого приложения для решения и визуализатора путем ввода команды в терминал. Ввиду того, что пользователь системы OpenFOAM, как правило, не обладает знанием операционной системы Linux, возникает необходимость в упрощенном графическом пользовательском интерфейсе, которого в составе стандартного пакета OpenFOAM нет.

Разрабатываемое в данной работе приложение призвано максимально упростить именно этап предпроцессинга, являющийся наиболее трудоемким, требующим от пользователя знания множества технических нюансов, а также предоставить возможность запускать решение задачи и визуализацию полученных результатов с помощью привычных пользователю графических элементов интерфейса.

10

Вданной работе не описываются подробно правила работы с OpenFOAM. Предполагается, что пользователь разрабатываемого приложения имеет опыт работы с данным пакетом. Разрабатываемый интерфейс должен только облегчить процесс задания исходных данных для задачи и осуществление запуска расчета и визуализации с помощью элементов графического интерфейса.

Впервом разделе данной работы приведен анализ задачи создания пользовательского интерфейса для пакета OpenFOAM, показан механизм работы пользователя с данным пакетом без применения графического интерфейса, доказаны необходимость разработки графического интерфейса. Во втором разделе будут определены средства для реализации графического интерфейса: язык программирования и интегрированная среда разработки. В последнем, третьем разделе, детально будет показан процесс разработки методов представления исходных данных задач OpenFOAM и элементов графического интерфейса для редактирования этих данных, а также для запуска решателя задачи и визуализатора результатов.

11