Gerris
 Gerris 1.3.2 (GfsView: 0.5.0) | |
| 原作者 | Stéphane Popinet, NIWA (National Institute of Water and Atmospheric research), Institut Jean le Rond d'Alembert |
|---|---|
| 当前版本 | 20090721 (1.3)（2009年7月21日） |
| 预览版本 | 20120326（2012年3月26日） |
| 编程语言 | C |
| 操作系统 | Unix-like, Mac OS X, Microsoft Windows(通过cygwin) |
| 平台 | 32位/64位 |
| 语言 | 英文 |
| 类型 | 计算流体力学 |
| 许可协议 | GNU通用公共许可证 |
| 网站 | http://gfs.sourceforge.net/ |
Gerris 是一个跨平台的计算流体力学软件, 并且是遵守GNU通用公共许可证的自由软件. 创建者是 Stéphane Popinet, 由 NIWA (National Institute of Water and Atmospheric research) 和 Institut Jean le Rond d'Alembert 进行维护. "Gerris" 是拉丁文(以及法文)中水黽的意思. [1]
历史
2001年, Stéphane Popinet 从零开始编写 Gerris. 第一个版本以 GNU通用公共许可证 于 2001 年 9 月发布. Gerris 是原创项目, 不是任何已有代码的改编版. [2] 最近一个稳定版是 2009-07-21 发布的. Gerris 常以发布日期标注(特别是开发中的)版本, 虽然也有正规的版本号.
严格的说 Gerris 指的仅仅是一个命令行界面的非交互式程序. 该程序依据给定的模拟文件读入各种模拟要用到的参数和物件, 并依据模拟文件的指示输出数据(可以是指定位置的物理量也可以是图形).
但通常提到 Gerris 的时候专门配合使用的计算结果查看器 GfsView 也会算在内. Gerris 计算时会自动生成离散八叉树(octree)形式的网格数据结构, 而一般的可视化软件没法处理这种结构, 故作者自己开发了 GfsView 来实现这一功能.
虽说是跨平台软件, 但在Windows平台需要使用cygwin进行编译.
主要功能
- 可计算 2D 或 3D 不可压无粘/有粘流体.
- 可在计算上述流体的同时求解对流扩散问题.
- 支持固定边界和运动边界的计算.
- 支持自由边界以及表面张力的计算.
- 流体中放置的物件可由其他 CAD 软件(如 Blender [3]) 制作好后放入. 对于简单的几何体 Gerris 也提供了内置的模型供使用.
- 全自动打网格(方形(2D)/立方体(3D)网格), 并且支持自适应网格. 疏密程度以及自适应判据可由用户指定.(GfsAdapt)
- 可直接输出视频文件(需要 FFmpeg 的支持).
- 支持平行计算
计算精度
- 在计算无粘流体时由于计算格式的数值粘性, 结果与理论无粘流会有些差别. 网格剖分加细6次时, 等价的雷诺数大致是 104 ~ 106. 该粘性会随网格精细程度的提高而相应减小(雷诺数升高).[4]
- 时间和空间都有二阶精度 [5].
缺点
示例文件
参见教程 [7]
文件 vorticity.gfs:
# 空间由两个单位立方体组成
1 2 GfsSimulation GfsBox GfsGEdge {} {
# 模拟时间从 t=0 到 50
GfsTime { end = 50 }
# 网格剖分加细 6 次, 即是平面分成 2^6 * 2^6 个网格.
GfsRefine 6
# 流场的初态由随机数指定
GfsInit {} {
U = (0.5 - rand()/(double)RAND_MAX)
V = (0.5 - rand()/(double)RAND_MAX)
}
# 每计算10步在屏幕上输出一次时间, 以及计算误差相关的信息
GfsOutputTime { istep = 10 } stdout
GfsOutputProjectionStats { istep = 10 } stdout
# 每过 1 单位时间, 添加一帧涡量的 ppm 格式的图像到 vorticity.ppm
GfsOutputPPM { step = 1 } vorticity.ppm { v = Vorticity }
}
# 两个单位立方体的连接关系
GfsBox {}
1 1 right
1 1 top
开始计算
gerris2D vorticity.gfs
计算完后当前文件夹下将生成一个 .ppm 文件, 保存有各时刻的涡量大小(以颜色表示)的图像.
如在 Linux 下, 可以使用以下命令转化图像序列为视频(需要安装 ImageMagick)
convert vorticity.ppm vorticity.mpg
也可修改模拟文件使其直接输出 .mpg 文件.
参见
外部链接
参考文献
- ^ Gerris FAQ. Gerris Development Team. http://gfs.sourceforge.net/. 2012-04-16 [2012-04-16]. （原始内容存档于2018-06-12）.
- ^ FAQ:Where does Gerris come from?. Gerris Development Team. http://gfs.sourceforge.net/. [2012-06-14]. （原始内容存档于2018-06-12）.
- ^ Using Blender to create solids for Gerris. Gerris Development Team. http://gfs.sourceforge.net/. 2012-04-16 [2012-04-16]. （原始内容存档于2018-03-20）.
- ^ Estimation of the numerical viscosity. Gerris Development Team. http://gfs.sourceforge.net/. 2012-04-16 [2012-04-16]. （原始内容存档于2020-02-20）.
- ^ Quadtree-adaptive tsunami modelling (PDF). Gerris Development Team. http://gfs.sourceforge.net/. 2012-04-16 [2012-04-16]. （原始内容存档 (PDF)于2017-08-11）.
- ^ How would I redimensionalise U,V,W and P?. Gerris Development Team. http://gfs.sourceforge.net/. 2012-04-17 [2012-04-17]. （原始内容存档于2018-06-12）.
- ^ The Gerris Tutorial. Gerris Development Team. http://gfs.sourceforge.net/. 2011-03-23 [2012-04-16]. （原始内容存档于2018-04-27）.