在Ubuntu上安装OpenFOAM + liggghts + CFDEM coupling
张祺 · 3 个月前
2016.03.28
  OpenFOAM 是著名的计算流体力学（CFD）软件；liggghts 基于 lammps 进行大尺度颗粒模拟，可用于基于离散元法（DEM）的模拟；CFDEM coupling 则将前两者结合，耦合流体和固体颗粒的动力方程。
  Ubuntu 是十分流行的 Linux 发行版，本文发表时已经发布 15.10 版，作为长期支持版 14.04 仍有巨大的市场份额，Ubuntu 社区也推荐个人用户使用长期支持版。所以，本文已 14.04 为例，介绍 OpenFOAM + liggghts + CFDEM coupling 的安装。
  本文发表时，OpenFOAM 已推出 3.0.1 版，但由于 CFDEM coupling 基于 2.2.0开发，支持到 2.3.0 版，因而 OpenFOAM 应选择 2.3.0 版。（说明coupling3.0.0 与 OpenFOAM-3.0.1兼容，2016.03.28）
  liggghts 的版本对 CFDEM coupling 的安装影响不大，可选最新版或笔者选用的3.3.0版。（注意liggghts关于按质量均匀分布和滚动刚度的源文件需要修改）
  后处理软件为了与 OpenFOAM 2.3.0 匹配，选用 paraview 4.1；另选用 LPP 将 liggghts 生成的 dump 格式的文件转成 paraview 可识别的 vtk 格式。这一后处理方案也是推荐的，笔者认为较为易用。
　　并行计算选用 openmpi。
  下面我们从新装的 Ubuntu 14.04 出发，安装上述软件。注意：在执行命令前请先搞懂命令的含义，并在下载、编译的同时，浏览相关的shell脚本，以便在出现问题时定位原因。
1 安装依赖包
  安装依赖包之前更新系统。选用合适的软件源，速度会比较快。详情请搜索关键词：更新源 (附录1)。
1.1 从 github 下载、管理源代码的工具 git
sudo apt-get install git-core
1.2 OpenFOAM 和 paraview 的依赖包
sudo apt-get install build-essential flex bison cmake zlib1g-dev qt4-dev-tools libqt4-dev gnuplot libreadline-dev libncurses-dev libxt-dev
注：各个软件包的用处见附录2
1.3 安装 openmpi
sudo apt-get install libscotch-dev libopenmpi-dev libcgal-dev
1.4 安装 octave 用于 CFDEM coupling 的后处理
sudo apt-get install octave
1.5 安装 LPP 的依赖包
sudo apt-get install python-numpy
2 准备源代码
  安装依赖包的同时可以另开一个终端，进行这一步。
2.1 新建目录
  先在 home 文件夹下新建几个目录，目录的名称、结构很重要，否则无法用 CFDEM coupling 的脚本自动编译。
cd $HOME
mkdir OpenFOAM
mkdir CFDEM
mkdir LIGGGHTS
2.2 下载 OpenFOAM 及 ParaView 的源代码
  下载页面/archive/2.3.0/download/source.php，下载完后将压缩
包移动到$HOME/OpenFOAM/文件夹，并解压。
cd $HOME/OpenFOAM/
tar xzf OpenFOAM-2.
tar xzf ThirdParty-2.
cd $HOME/OpenFOAM/OpenFOAM-2.3.0/etc
source ./bashrc
2.3 用 git下载 liggghts 和 LPP 的源代码
cd $HOME/LIGGGHTS
git clone github/CFDEMproject/LIGGGHTS-PUBLIC.git LIGGGHTS-PUBLIC
git clone github/CFDEMproject/LPP.git mylpp
2.4 用 git 下载 CFDEM coupling 的源代码
cd $HOME/CFDEM
git clone github/CFDEMproject/CFDEMcoupling-PUBLIC.git CFDEMcoupling-PUBLIC-$WM_PROJECT_VERSION
3 配置环境变量
  打开 .bashrc 文件，添加以下内容。如果有兴趣可以浏览 OpenFOAM 默认的配置文件 $HOME/OpenFOAM/OpenFOAM-2.3.0/etc/bashrc
#==============================================================
#OpenFOAM
source $HOME/OpenFOAM/OpenFOAM-$WM_PROJECT_VERSION/etc/bashrc
#==============================================================
#CFDEM
export CFDEM_VERSION=PUBLIC
export CFDEM_PROJECT_DIR=$HOME/CFDEM/CFDEMcoupling-$CFDEM_VERSION-$WM_PROJECT_VERSION
export CFDEM_SRC_DIR=$CFDEM_PROJECT_DIR/src
export CFDEM_SOLVER_DIR=$CFDEM_PROJECT_DIR/applications/solvers
export CFDEM_DOC_DIR=$CFDEM_PROJECT_DIR/doc
export CFDEM_UT_DIR=$CFDEM_PROJECT_DIR/applications/utilities
export CFDEM_TUT_DIR=$CFDEM_PROJECT_DIR/tutorials
export CFDEM_PROJECT_USER_DIR=$HOME/CFDEM/$LOGNAME-$CFDEM_VERSION-$WM_PROJECT_VERSION
export CFDEM_bashrc=$CFDEM_SRC_DIR/lagrangian/cfdemParticle/etc/bashrc
export CFDEM_LIGGGHTS_SRC_DIR=$HOME/LIGGGHTS/LIGGGHTS-PUBLIC/src
flex软件export CFDEM_LIGGGHTS_MAKEFILE_NAME=fedora_fpic
export CFDEM_LPP_DIR=$HOME/LIGGGHTS/mylpp/src
export CFDEM_PIZZA_DIR=$HOME/LIGGGHTS/PIZZA/gran_pizza_17Aug10/src
. $CFDEM_bashrc
#===============================================================
4 编译和安装
  做完以上全部之后，重新打开一个终端，进行这一步。
4.1 编译 OpenFOAM
cd $HOME/OpenFOAM/OpenFOAM-2.3.0
.
/Allwmake (应该用sudo ./Allwmake,详细见www.cfd-online/Forums/openfoam-installation/163592-openfoam-3-0-x-compilation-error-opensuse-13-1-a.html)）
在编译之前可以通过修改~/OpenFOAM/OpenFOAM-2.3.1/wmake/wmakeScheduler文件来进行多核编译：
: ${WM_HOSTS:=$HOST:n} n即代表编译时用的核数；
执行OpenFOAM-2.3.0/Allwmake shell脚本:
首先判断当前文件夹是否为$WM_PROJECT_DIR（在~/OpenFOAM/OpenFOAM-version/etc/bashrc中定义，一般为 OpenFOAM/OpenFOAM-version；需要source ~/OpenFOAM/OpenFOAM-version/etc/bashrc）；
然后检查$FOAM_EXT_LIBBIN是否定义（在~/OpenFOAM/OpenFOAM-version/etc/config/setting.sh中定义; ~/OpenFOAM/OpenFOAM-version/etc/bashrc 中会 source setting.sh：-foamSource $WM_PROJECT_DIR/etc/config/setting.sh）
第三步进入./wmake/src通过make编译wmake
第四步通过~/OpenFOAM/ThirdParty-version/Allwmake编译ThirdParty，如果判断没有~/OpenFOAM/ThirdParty-version文件夹的话则跳过这一步；
接下来就要编译OpenFOAM的src和application（通过src/Allwmake和applications/Allwmake）
如果OpenFOAM-2.3.0/Allwmake执行时第一个参数为 doc，则编译doc（通过doc/Allwmake）.
OpenFOAM中环境变量的设置：
首先，需要在~/.bashrc中添加 ‘source ~/OpenFOAM/OpenFOAM-version/etc/bashrc’保证每次打开terminal后配置OpenFOAM的环境变量；

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