朋友们我要毕业啦，这是我上传的最后一个OpenFOAM拓扑优化求解器了。

TFS分别代表三个物理场，即T=thermal; F=fluid; S=solid displacement。需要说明的是，流体目前只做到了层流，固体只上传了不考虑热膨胀的代码，如果有小伙伴对热膨胀感兴趣可以单独邮件我。

此外，很遗憾没时间把应力约束加进去，如果哪位小伙伴感兴趣，并且愿意开源，可以联系我，我会尽可能帮助你写完这个求解器。

想要跑通这个求解器并不是一个简单的事情，在linux下安装软件非常令人头疼。此处强烈建议用虚拟机或者双系统，而且从官网下载，不要用一些奇奇怪怪的包，免得出现报错。

(a) OpenFOAM 5.0或6.0
(b) PETSc 3.12
(c) swak4Foam 0.4.3
(d) openMPI 1.10

1.我采用的是基金会维护的OpenFoam (去这个官网下载：openfoam.org). 运行MTO_TFS时使用op5和op6区别不大，就只是主函数里第26行用 while (simple.loop()) op5还是while (simple.loop(runTime)) op6.

2.Petsc正确安装后，需要修改bashrc，具体命令是sudo gedit ~/.barhrc ,并将下面代码粘贴进去(注意改成自己电脑的路径)：

export PETSC_DIR=/home/gentai/petsc

export PETSC_ARCH=arch-linux2-c-debug

export LD_LIBRARY_PATH=$PETSC_DIR/$PETSC_ARCH/lib:$LD_LIBRARY_PATH

PETSc的作用是给MMA提供框架的，因为Aage大佬发布了基于petsc的并行MMA，所以我修改以后就移植到op里了，修改以后的代码可以从我之前的仓库里MTO中下载。

使用时需要把MMA.h和MMA.c编译成动态库，并且把该库放到FOAM_USER_LIBBIN.编译代码大概长这样，注意要把路径换成你自己电脑的！！： mpic++ -shared -fPIC *.c -I/home/gentai/PETSc/petsc-3.11.0/include -I/home/gentai/PETSc/petsc-3.11.0/include/mpiuni -I/home/gentai/PETSc/petsc-3.11.0/arch-linux-intel/include -o libMMA_yu.so

3.swak4Foam是用来加第三类边界条件的。你可以看看app文件夹下伴随温度场Ta中的groovyBC，那就是swak4Foam的功能。

4.由于我的程序中链接了petsc动态库，因此如果编译时采用gcc将会导致找不到mpi.h,解决办法是采用openmpi编译。有些小伙伴下载高版本ubuntu后openMPI版本也会很高，仍旧会导致编译时找不到mpi.h。解决办法要么下载ubuntu16，要么卸载后重装openMPI 1.10版本。然后在openfoam安装目录下(一般是 /opt/openfoam6/wmake/rules)指定编译器，一般是采用linux64gcc，所以进入linux64gcc文件夹，sudo gedit c ，将第五行gcc 改为mpicc；同理sudo gedit c++，将第九行 g++改为mpic++

即使上述都安装正确，编译程序时仍会有一个报错，错误信息大概是说pow()函数定义冲突。你需要：将petsc文件中pow()改为::pow(). 具体是哪个文件以及哪一行编译器会抛出。

程序是在linux下运行的，不熟悉linux的小伙伴建议先补补课。现在假设软件已经安装正确，则：

1. 进入源代码文件夹(MTO_TFS),终端中输入wmake(编译求解器)
2. 进入app文件夹，终端中输入blockMesh(画网格)
3. 终端中输入decomposePar(区域分解)
4. 终端中输入mpirun -np 20 MTO_TFS -parallel(默认设置20个区域分解)
5. 终端中输入reconstructPar(数据组装)
6. 终端中输入paraFoam(后处理看数据)

本算例共有约51万个六面体网格，在我的工作站上(20核并行)大约20秒完成一步优化,预设计算300步后停止(我算到170步左右已经差不多收敛了)。

上述流程走完你应该能看到一个结果，如果你对程序有疑问，可以下载我的博士论文《液冷散热器流道与热源分布拓扑优化研究》，或者邮件找我要。本人非计算机专业出身，写代码能力有限，就是简单用C语言把各个功能组了一遍，如果有大佬看到请轻拍。

如果本程序对你有帮助，请引用文章： Yu M , Ruan S , Gu J , et al. Three-dimensional topology optimization of thermal-fluid-structural problems for cooling system design[J]. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2020, 62(6):1-20.

于明豪 2021.8.28 [email protected]