ofsp2026 08_io

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Mar 28, 2026 05:22 AM
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Mar 28, 2026
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ofsp2026 08_io
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ofsp2026
OpenFOAM
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Mar 28, 2026 09:13 AM
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0. 前言

通过第一阶段的 8 篇讨论，相信读者已经对 OpenFOAM 的项目架构和编译原理已经有了一定的理解。接下来我们进一步讨论求解器项目必须的一些基础。
📌
Tip
需要重申目前阶段 OpenFOAM 初学者的 C++ 学习的个人建议。
  • 需要做的是： 先学习 C++ 面向对象基础，然后不断学习 C++，逐渐深入，在不断的实践中积累 C++ 经验。
  • 不需要做： 暂时不需要掌握 C++ 高级特性，暂时不需要学习复杂算法，不能等学完 C++ 再开始 OpenFOAM。
本文主要讨论
了解 OpenFOAM 的信息写入写出
实现 C++ 方式的信息写入写出
编译运行 io 项目

1. 参考 OF 的写入写出

我们知道 C++ 可以通过输入输出流来实现信息的写入写出，下面我们查看一下 OpenFOAM 写入写出的数据格式。
终端输入命令，前往 run 文件夹路径
如果终端提示缺少此文件夹
终端输入命令，创建 run 文件夹，并来到此文件夹路径
终端输入命令，拷贝原生算例 cavity 到 run 文件夹路径
终端输入命令，通过 vscode 打开算例，查看其中的文件

1.1. 写入文件

在 vscode 终端中输入命令，查看算例的文件结构以及初始文件
终端输入如下
文件解释如下
  • 文件夹 0/ 是算例的初始场文件（即时间为 0 的时间步）
    • 比如包含此算例的压力场 p 和速度场 U
    • 均包含相应的内部场和边界条件
  • 文件夹 constant/ 是几何、物理等相关的写入字典
    • 这里的“字典”是 OpenFOAM 的写入文件格式，可以简单理解成 OpenFOAM 的写入文件
    • 比如包含 transportProperties 文件，一般指定流体的粘度、扩散系数等物理参数
    • 稍后生成的网格信息文件将保存在此文件夹
  • 文件夹 system/ 是控制计算的写入字典
    • 比如包含 blockMeshDict 文件，指定稍后网格生成的参数
    • 比如包含 controlDict 文件，指定时间步长、起止时间等参数
    • 比如包含 fvSchemes 文件，指定空间时间的离散格式等
    • 比如包含 fvSolution 文件，指定求解器选择、松弛因子等
    • 其他字典文件暂不深究
使用 vscode 查看 transportProperties 字典
使用 vscode 查看 controlDict 字典
简单来说，原生算例里的所有文件（包括稍后其中生成的网格信息）都是写入文件，其中的信息将传输进入 OpenFOAM 的应用。

1.2. 写出文件

我们快速计算该算例
终端输入命令，划分网格并计算
终端输入命令，查看计算后的文件结构
可以看到计算后，结果以字典中指定的方式 0.005*20=0.1s，每隔 0.1 秒存储一次，直到 0.5 秒停止。保存的内容也由求解器确定，比如 phi 等，暂不深究。另外也能看到网格划分后保存的网格信息 polyMesh 文件夹。
我们以 0.5/ 文件夹中的速度场结果为例，查看其数据格式
📌
Tip
整个过程即：
  • 从外部文件向项目写入信息
  • 项目运行（计算）
  • 从项目向外部文件写出信息

2. C++ 方式实现写入写出

在初学的时候我们就知道 C++ 提供 iostream 标准库，包含 cin 和 cout 方法，用于从标准输入中读取信息流，或者从标准输出中写入信息流。除此之外，C++ 还提供 fstream 标准库，用于外部文件和信息流之间的交互。
  • ofstream 表示输出文件流，用于创建文件并向文件写入信息
  • ifstream 表示输入文件流，用于从文件读取信息
  • fstream 表示通用文件流，同时具有写入写出的方法
我们使用 C++ 的方式去实现写入写出。

2.1. 项目准备

终端输入命令，建立本文项目
通过 vscode 的 C/C++ Project Generater 打开此项目。
终端输入命令，测试项目模板
可以看到项目运行结果，说明项目初始模板没有问题。

2.2. 主源码

我们通过该项目模拟求解器读取算例字典文件的参数。
主源码 ofsp_08_io/src/main.cpp 内容如下

2.3. 说明文件

因为目前的项目较为简单，读者可以根据自己的需要准备说明文件。不再赘述。

2.4. 编译运行

终端输入命令，检查编译
终端输出命令
可以看到终端输出的信息提醒 warning: unused parameter ‘argc’ ，我们确实没有使用 argc ，所以不用在意。最后提醒 Executing all complete! 表示编译成功，没有问题。
我们在该项目的根目录下提供类似 OpenFOAM 字典的文件。ofspProperties 文件内容如下（路径为 /ofsp/ofsp_08_io/ofspProperties）
终端输入命令，运行此项目
或者重新编译并运行
终端输出信息如下
我们可以看到每一项外部文件的关键词后的参数都被读入了程序，意味着这些参数都可以参与到项目的计算中，项目最终将结果写出。
写出的文件 U 同样在项目根目录下，内容如下
格式和 OpenFOAM 的输出速度场的格式类似。

3. 小结

通过这个项目，我们可以简单理解， OpenFOAM 求解器是如何通过字典文件拿到参数指定的值。这些参数参与项目计算。之后，项目将计算结果写出到外部文件。写出的文件本质上是符合 OpenFOAM 格式要求，符合后处理软件格式要求，等待进一步分析的数据文件。
本文完成讨论
了解 OpenFOAM 的信息写入写出
实现 C++ 方式的信息写入写出
编译运行 io 项目
 

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