OpenFoam Solvers

OpenFOAM Tutorial Standard Solvers

boundaryFoam 

= = = = = = = = Steady­state solver for 1D turbulent flow, typically to generate boundary layer conditions  at an inlet, for use in a simulation Example Problems: boundaryLaunderSharma  boundaryWallFunctions

model which has the ability to in model cases and predict  by­pass transition, using the Launder equations. solves a 1D turbulent model with two walls and one cyclic  boundaries. 

bubbleFoam 

= = = = = = = =  Solver for a system of two incompressible fluid phases with one phase dispersed, e.g. gas  bubbles in a liquid Example Problem: bubbleColumnclassic  bubble column problem with an inlet and outlet for the foam and  bubbles and two walls. 

buoyantFoam = = = = = = = = = Transient Solver for buoyant, turbulent flow of compressible fluids for ventilation and  heat­transfer Example Problem:  hotRoom

buoyantSimpleFoam

3D environment with one inlet, the “floor”, which the user  can make any temperature and watch the thermal effects.  i.e., thermal plume emanating from a 600 degree  source on the floor 

= = = = = = = = = = = = = Steady­state solver for buoyant, turbulent flow of compressible fluids for ventilation and  heat­transfer Example Problem:

hotRoom

same as the first hot room, however this solver is steady  state, showing a longer process, rather than transient.

buoyantSimpleRadiationFoam

= = = = = = = = = = = = = = = = = = =   Steady­state solver for buoyant, turbulent flow of compressible fluids with radiation, for  ventilation and heat­transfer Example Problem: hotRadiationRoom

a much finer mesh room than the previous two hotRoom  cases, along with an elevated heating source, radiation

channelOodles

= = = = = = = = =  Incompressible large­eddy simulation (LES) solver for flow in a channel  Example Problem: channel395

solves for channel flow, with several cyclic patches and  only two top and bottom walls. Able to keep the mass flow rate in the channel constant, by calculating the velocity at each step, takes a long time to run. 

chtMultiRegionFoam

= = = = = = = = = = = = =  Solver that couples conjugate heat transfer in a solid to a buoyancy­driven flow  simulation  Example Problem: multiRegionHeater

same as the hotRoom example problems, however this  has multiple sources for heat, not just one

compressibleLesInterFoam  = = = = = = = = = = = = = = = = = Solver for 2 compressible, isothermal immiscible fluids using a volume of fluid (VOF)  phase­fraction based interface capturing approach, with LES  Example Problems: depthCharge2D

modeled on a scale, a charge is blown in the mixture  and the turbulence is modeled in a 2D environment  based off the run time and a single momentum equation

depthCharge3D

same thing as the first, but in a 3D environment. 

coodles

= = = = =  Coodles is a generic single­phase compressible LES solver Example Problem: pitzDaily

a simple 2D compression, inlet turbulence case with  propane for the fluid, with an applicable mesh

dieselFoam

= = = = = = =  Diesel spray and combustion code  Example Problem: aachenBomb

block filled with air, a diesel injector is placed on the top  center of the block and n­Heptane is injected, evaporates and combusts 

dnsFoam = = = = = = Direct numerical simulation solver for boxes of isotropic turbulence  Example Problem: boxTurb16

a box made up of six cyclic patches to model isotropic  turbulence

electrostaticFoam = = = = = = = = = = =  Solver for electrostatics  Example Problem: chargedWire

an electrostatic solver with user input values for the electric field strength 

engineFoam

= = = = = = = = Solver for internal combustion engines  Example Problem: kivaTest

a very complex mesh of a combustion engine of a cylinder four pistons

financialFoam

= = = = = = = = =  Solves the Black­Scholes equation to price commodities  Example Problem: europeanCall

gives the price C of the trading cost S, the mesh is 1D

gnemdFoam = = = = = = = =  General purpose molecular dynamics solver to simulate atoms in arbitrary shaped  domains and average atomic/molecular quantities to the mesh to create field data  Example Problems: constrictedChannel

nanoNozzle

demonstrates multiple species, tethered molecules, field  plots and the flexibility offered by molConfig a channel with a complex shape of solid walls, where a  section of neon is driven along with mixes of argon, used to demonstrate molecule demonstration 

icoDyMFoam = = = = = = = = = Transient solver for incompressible, laminar flow of Newtonian fluids with dynamic  mesh Example Problem: movingCone

a dynamic moving mesh that the user can manipulate to  produce desired outcome, simplest moving mesh

icoFoam 

= = = = = =  Transient solver for incompressible, laminar flow of Newtonian fluids  Example Problems: cavity cavityClipped cavityGrade

enclosed square flow field with one moving boundary the same cavity, but a square of length of 0.04 m is  removed from the bottom right of the cavity same as the cavity mesh, however there are now four  individual blocks in the cavity

elbow

models the same simulation as the cavity cases, however it  is not the traditional block mesh, but bent into an elbow

interDyMFoam 

= = = = = = = = = =  Solver for 2 incompressible fluids, which captures the interface using a VOF method with  optional mesh motion  Example Problems:  damBreakWithObstacle sloshingTank2D sloshingTank2D3DoF sloshingTank3D sloshingTank3D3DoF sloshingTank3D6DoF

a wall of water falls, and crashes into an obstacle inside a  3D environment a 2D environment that creates sloshing water to simulate  crashing and oscillating waves  Couldn’t find anything a 3D environment that created sloshing water to simulate  crashing and oscillating waves    Couldn’t find anything Couldn’t find anything

interFoam

= = = = = = = Solver for 2 incompressible fluids, which captures the interface using a VOF method  Example Promblem: damBreak: 

simulation of a breaking wall, the water runs into an object  and is projected around the 2D environment, modeled from  user defined time steps

laplacianFoam = = = = = = = = =  Solves a simple Laplace equation, e.g. for thermal diffusion in a solid Example Problem: flange

a complex mesh of a flange, shows thermal diffusion  through the solid

lesCavitatingFoam = = = = = = = = = = = = Transient cavitation code with LES turbulence Example Problems: throttle

a 2D mesh consisting of two main chambers and a small  connecting tube, from the tube there is a thrusting source

throttle3D

same case as seen in 3D

lesInterFoam 

= = = = = = = = = Solver for 2 incompressible fluids capturing the interface. Turbulence is modeled using a  runtime selectable incompressible LES model  Example Problem: nozzleFlow2D

a nozzle is inserted into the bottom left of a wedge  container, pouring in a liquid, very applicable but runs  slower than rasInterFoam 

mdEquilibrationFoam

= = = = = = = = = = = = = =  Solver that equilibrates and/or preconditions molecular dynamics systems  Example Problem: periodicCube

a cubic domain with a periodic boundary in each direction, there is a lattice of molecules, each in a block, heated to a  target temperature

mhdFoam = = = = = = =  Solver for magnetohydrodynamics (MHD): incompressible, laminar flow of a conducting  fluid under the influence of a magnetic field  Example Problem: hartmann

this solves the coupled Maxwell­Navier­Stokes equations  for an incompressible fluid, with a presumed constant  electrical conductivity 

MRFSimpleFoam = = = = = = = = = = =  Steady state solver for incompressible turbulent flow with Multiple Reference Frames  regions Example Problem: mixerVessel2D

a 2D rotator or impellor working in a constant flow, can  work at any RPM

multiphaseInterFoam = = = = = = = = = = = = = = Solver for an arbitrary number of incompressible immiscible fluids, capturing the  multiple interfaces using a VOF method  Example Problem: damBreak4phase damBreak4phaseFine

same as the damBreak case, however this case contains  different fluids at different levels in the mesh same, just with a finer mesh for greater resolution 

nonNewtonianIcoFoam = = = = = = = = = = = = = = = Transient solver for incompressible, laminar flow of non­Newtonian fluids  Example Problem: offsetCylinder

same as the icoFoam tutorial, however in the mesh there is a cylinder, and it is made to investigate laminar flow  around the cylinder

oodles

= = = =  Incompressible LES solver  Example Problems: pitzDaily pitzDailyDirectMapped

same as the coodles case with a very fine mesh, 244k cells.  So it runs very slowly the same as the pitzDaily case with a longer inlet,  the mesh is still composed of mainly walls

potentialFoam

= = = = = = = = =   Simple potential flow solver which can be used to generate starting fields for full Navier­ Stokes codes  Example Problems: cylinder

non­orthogonal mesh, investigate potential flow around a  cylinder 

pitzDaily

same as the other pitzDaily examples however, this case considers the Navier­Stokes equations and can be any fluid

rasCavitatingFoam

= = = = = = = = = = = =  Transient cavitation code with RAS turbulence  Example Problem: throttle

same thruster problem just as in lesCavitatingFoam,  however, it doesn’t use LES turbulence for the thrust

rasInterFoam

= = = = = = = = = Solver for 2 incompressible fluids capturing the interface. Turbulence is modeled using a  runtime selectable incompressible RAS model  Example Problem: damBreak

same as the other damBreak cases, however this has a RAS  liquid, therefore the turbulence isn’t as great from the other  cases

rhoCentralFoam

= = = = = = = = = = =  Density­based compressible flow solver based on central­upwind schemes  Example Problems: biconic25­55Run35 forwardStep LadenburgJet60psi obliqueShock shockTube wedge15Ma5

a rather simple mesh made for thermodynamics, with an  and a field stream, this case contains a “perfect gas” a flow of Mach 3 at an inlet to a rectangular geometry with  a step near the inlet region that generates shock waves, can generate a supersonic flow Couldn’t Find Anything  2D aerodynamic test problem, there is a supersonic inlet into the simple rectangular mesh, made to represent the  reflection of an oblique shock, such as a plane going mach traditional shock tube problem, a 2D environment in which a shock wave is produced and the high­pressure and  temperature gasses are shown very similar to the oblique shock case, however the meshes bottom right side has been cut out, the supersonic inlet has now been moved to the vertex of the cut

rhoPimpleFoam

= = = = = = = = = =  Transient solver for turbulent flow of compressible fluids for ventilation and heat­transfer  Example Problem: angledDuct

a simple mesh of a duct that is bent at an angle, gas is thrust through the inlet and makes its way to the outlet while  heating the mesh as well

rhoPorousSimpleFoam = = = = = = = = = = = = = =  Steady­state solver for turbulent flow of compressible fluids with implicit or explicit  porosity treatment  Example Problems: angledDuctExplicit angledDuctImplicit

duct with a rectangular cross section with a sharp 45_ bend  at the center. The porous media is added where the duct is  bending and it goes halfway up the angled duct same as the other solver, the difference is the porosity of  examples, this example has a finer mesh, and therefore is  far more robust 

rhopSonicFoam

= = = = = = = = = =  Pressure­density­based compressible flow solver  Example Problems: shockTube wedge15Ma5

a one dimensional unsteady case where a discontinuity,  normally in pressure, is introduced in the middle of the  domain same as the first wedge case, without the upward scheme,  as the solver is also pressure based

rhoSonicFoam = = = = = = = = =  Density­based compressible flow solver  Example Problems: forwardStep

same as the first forward step without the applied upward scheme

shockTube

same tube and solver again, however this one is neither  pressure or central­upwind scheme based

rhoTurbFoam

= = = = = = = = =  Transient solver for compressible, turbulent flow  Example Problem: cavity

the same as the icoFoam case however this isn’t a laminar  flow, as well the lid is no longer the transient side but the  back wall

rhoTurbTwinParcelFoam = = = = = = = = = = = = = = = =  Transient solver for compressible, turbulent flow with two thermo­clouds Example Problem: simplifiedSiwek

multiregion lagrangian clouds, in a squar 2D mesh with a  long inlet in the top left corner, shows turbulent flow into  compression of the gas

scalarTransportFoam

= = = = = = = = = = = = = =  Solves a transport equation for a passive scalar Example Problem: pitzDaily

scalar transport, swirl test: non­uniform initial field, using  field algebra

settlingFoam

= = = = = = = = Solver for 2 incompressible fluids for simulating the settling of the dispersed phase  Example Problems: dahl tank3D

a very fine 2D mesh in which two 2 fluids are released, one one from the top and the other from the bottom, they then settle together Couldn’t find anything

simpleFoam

= = = = = = = = Steady­state solver for incompressible, turbulent flow of non­Newtonian fluids Example Problems: airFoil2D pitzDaily pitzDailyExptInlet

a 2D airfoil in a large square mesh, that is put into the flow  of turbulent non­Newtonian fluids same as all the others, however this version has a turbulent flow same thing with a different inlet

simpleSRFFoam = = = = = = = = = =  Steady, incompressible, rotating reference frame Example Problem: mixer

a large 3D rotor, can be applied in many different ways

snappyHexMesh

= = = = = = = = = =  Automatic meshing tool  Example Problems: iglooWithFridges motorBike

exactly as advertised, an igloo with 2 fridges in it, simply  used to show how the tool works once again, simply here to show how the tool works

solidDisplacementFoam = = = = = = = = = = = = = = = Transient segregated finite­volume solver of linear­elastic, small­strain deformation of a  solid body, with optional thermal diffusion and thermal stresses  Example Problem: plateHole

a square mesh with a quarter circle cut out of the bottom  left corner, pressure is applied to the plate for stress  analysis

solidEquilibriumDisplacementFoam

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =  Steady­state segregated finite­volume solver of linear­elastic, small­strain deformation of  a solid body Example Problem: beamEndLoad

a rectangular beam is strained, testing the elastic properties  of the material, as well stress is shown in the beam

sonicFoam = = = = = = = Transient solver for trans­sonic/supersonic, laminar flow of a compressible gas.  Example Problems: forwardStep shockTube

same as the other forwardStep problems, however this  contains a laminar flow rather than turbo another version of a shock tube problem with a laminar  flow and compressible gas

sonicLiquidFoam = = = = = = = = = = = Transient solver for trans­sonic/supersonic, laminar flow of a compressible liquid  Example Problem: decompressionTank

a simple tank under high pressure becomes decompressed by a nozzle inserted in the side of the tank

sonicTurbFoam = = = = = = = = = =  Transient solver for trans­sonic/supersonic, turbulent flow of a compressible gas  Example Problems: nacaAirfoil prism

turbFoam

a supersonic flow around a 2D NACA airfoil a supersonic flow blown around a 2D prism

= = = = = =  Transient solver for incompressible, turbulent flow Example Problem

cavity

same as the last cavity case, however it contains  incompressible gas

twoPhaseEulerFoam = = = = = = = = = = = = =  Solver for a system of 2 incompressible fluid phases with one phase dispersed, e.g. gas  bubbles in a liquid  Example Problems: bed bed2 bubbleColumn 

a simulation of a fluidized flow to show a two phase flow  with the solver, through a simple 2D mesh same as the bed problem, bubbling fluidized bed  simulations, except the natural orientation of the mesh is different and the mesh is finer a bubble column module using a two flow phase for the base

XiFoam = = = = =  Compressible premixed/partially­premixed combustion solver with turbulence modeling  Example Problem: moriyoshiHomogeneous

based on the Weller amelet combustion model with a  mesh this module has premixed gasses that are ready to  combust 

Xoodles = = = = =  Compressible premixed/partially­premixed combustion solver with large­eddy simulation  (LES) turbulence modeling Example Problems: pitzDaily pitzDaily3D

a jet is blowing a premixed fuel into the mesh for ignition,  otherwise it’s the same as the other pitzDaily cases the same case except with a finer mesh and in 3D