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2023-06-05T16:22:20Z

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{{Infobox Software
| Name =
| Logo =
| Screenshot =
| Beschreibung =
| Maintainer =
| Hersteller = OpenCFD Ltd.<ref>[http://www.openfoam.com/ OpenCFD Ltd.]</ref>, The OpenFOAM Foundation<ref>[http://www.openfoam.org/ The OpenFOAM Foundation]</ref>
| Erscheinungsjahr = 
| AktuelleVersion = 
| AktuelleVersionFreigabeDatum = 
| AktuelleVorabVersion =
| AktuelleVorabVersionFreigabeDatum =
| Betriebssystem = [[Linux]]
| Programmiersprache = [[C++]]
| Kategorie = [[Numerische Strömungssimulation|CFD-Programm]]
| Lizenz = [[GNU General Public Licence|GPL]] 3 ([[freie Software]])
| Deutsch = nein
| Website = [https://www.openfoam.com/ www.openfoam.com]
[https://www.openfoam.org/ www.openfoam.org]
| Dateien =
}}

'''OpenFOAM''' (''Open Source Field Operation and Manipulation'') ist ein in [[C++]] geschriebenes, numerisches, [[Freie Software|freies]] Simulationssoftwarepaket für [[Kontinuumsmechanik|kontinuumsmechanische]] Probleme. Das Hauptaugenmerk liegt auf dem Lösen von Strömungsproblemen ([[Numerische Strömungsmechanik]] (englisch) CFD).

== Programminhalte ==
Neben vielen vordefinierten Standardlösern für Strömungsmechanik inklusive [[Mehrphasenströmung]]en existieren weitere Löser, unter anderem für folgende physikalische Problemstellungen:
* [[Elektromagnetismus]]
* [[Strukturmechanik]]
* [[Verbrennung (Chemie)|Verbrennung]]
* [[Wärmeleitung]]
Weitere Löser können in der OpenFOAM-eigenen Syntax hinzugefügt werden.

[[Turbulente Strömung|Turbulenz]] kann mittels [[Reynolds-Gleichungen|RANS]], [[Large Eddy Simulation|Grobstruktur-Simulation]] oder [[Direkte Numerische Simulation|direkter numerischer Simulation]] abgebildet werden.

Um Systeme von [[Partielle Differentialgleichung|partiellen Differentialgleichungen]] lösen zu können, sind in OpenFOAM folgende [[Diskretisierung]]sschemen als C++-Programmbibliothek implementiert:
* [[Finite-Volumen-Verfahren|Finite-Volumen-Methode]] (FVM),
* [[Finite-Elemente-Methode]] und
* Finite-Flächen-Methode (''Finite Area'').<ref>{{Webarchiv|url=http://powerlab.fsb.hr/ped/kturbo/FsbOpenFOAMWorkshop/openfoam.html |wayback=20160302171827 |text=About OpenFOAM }}</ref>

Das Vorbereiten einer Simulation (Preprocessing) erfolgt in OpenFOAM mithilfe beigelegter Tools auf der [[Kommandozeile]] ohne [[Grafische Benutzeroberfläche|GUI]]. Es ist aber auch möglich, externe Programme zu benutzen und die erzeugten [[Rechengitter#Numerische Mathematik|Netze]] anschließend in OpenFOAM zu importieren. Das Einstellen der Simulationsparameter erfolgt auch hier über die Kommandozeile.

Die grafische Aufbereitung der Simulationsergebnisse ([[Postprocessing]]) geschieht standardmäßig mithilfe der Software [[ParaView]]. Alternativ können die Ergebnisse in Formate einiger weit verbreiteter, kommerzieller Visualisierungsprogramme wie etwa Tecplot360 oder FieldView exportiert werden.

OpenFOAM wird in zunehmendem Maße an Universitäten in Lehrveranstaltungen verwendet.<ref>{{Internetquelle |titel=Ingenieur-Tool IV: Computational Fluid Dynamics (CFD) mit OpenFOAM |url=http://www.ifd.mavt.ethz.ch/education/Lectures/openfoam |hrsg=ETH Zürich – Institut für Fluiddynamik |abruf=2010-12-14 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20120112172443/http://www.ifd.mavt.ethz.ch/education/Lectures/openfoam |archiv-datum=2012-01-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |titel=Computational Fluid Dynamics with OpenFOAM® – An Introduction with Tutorials for Chemical and Process Engineers |url=http://www.ch.tum.de/tc1/index.php?option=com_content&task=view&id=146&Itemid=65 |hrsg=Technische Universität München – Lehrstuhl I für Technische Chemie |abruf=2010-12-14}}</ref><ref>{{Internetquelle |titel=Computational Thermo-Fluid Dynamics with Opensource means |url=http://www.td.mw.tum.de/tum-td/de/studium/lehre/openfoam |hrsg=Technische Universität München – Lehrstuhl für Thermodynamik |abruf=2010-12-14 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20101206035604/http://www.td.mw.tum.de/tum-td/de/studium/lehre/openfoam |archiv-datum=2010-12-06 }} </ref><ref>{{Internetquelle |titel=Modellbildung und Simulation von Strömungsvorgängen (2) |url=http://www.imvt.uni-stuttgart.de/index.php?id=lehre_modellbildung |hrsg=Universität Stuttgart – Institut für Mechanische Verfahrenstechnik |abruf=2010-12-14 }}</ref>

== Geschichte ==
Die Entwicklung von FOAM (''Field Operation And Manipulation'') wurde um 1989 von Henry Weller am [[Imperial College London]] in der Forschungsgruppe von Professor A.D. Gosman begonnen. Doktoranden wie Hrvoje Jasak aus der Forschungsgruppe nutzten und erweiterten FOAM im Rahmen ihrer Doktorarbeit<ref>{{Internetquelle |titel=Error Analysis and Estimation for the Finite Volume Method with Applications to Fluid Flows (Doktorarbeit von Hrvoje Jasak am Imperial College London)
|url=https://foam-extend.fsb.hr/wp-content/uploads/2016/12/Jasak_PhD_1996.pdf |format=PDF |abruf=2018-05-10}}</ref>. Weller, Jasak und weitere Mitglieder aus der Forschungsgruppe wie Greenshields und Janssens gründeten 2000 die Firma Nabla Ltd. um FOAM kommerziell anzubieten. 2004 wurde die Firma aufgelöst und die Entwickler Weller (OpenCFD Ltd.) und Jasak (Wikki Ltd.) arbeiteten fortan getrennt an dem nun unter der [[GNU General Public License|GNU General Public Licence]] stehenden "OpenFOAM" weiter.

Am 15. August 2011 wurde die Übernahme der Entwicklerfirma OpenCFD Ltd. durch [[Silicon Graphics|SGI]] bekanntgegeben.<ref>{{Internetquelle|titel=SGI Acquires OpenCFD Ltd., the Leader In Open Source Computational Fluid Dynamics (CFD) Software|url=http://www.sgi.com/company_info/newsroom/press_releases/2011/august/opencfd.html|hrsg=SGI|abruf=2011-08-16|archiv-url=https://web.archive.org/web/20121206010926/http://www.sgi.com/company_info/newsroom/press_releases/2011/august/opencfd.html|archiv-datum=2012-12-06}}</ref> Zu gleicher Zeit wurde in Delaware, USA das aktienlose Unternehmen bzw. eine [[Non-Profit-Organisation]] mit dem Namen OpenFOAM Foundation<ref>{{Internetquelle |titel=The OpenFOAM® Foundation |autor=The OpenFOAM Foundation |url=http://www.openfoam.org/index.php |abruf=2012-03-14 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20120317044328/http://www.openfoam.org/index.php |archiv-datum=2012-03-17}}</ref>, mit den Direktoren Mark Barrenechea (CEO, SGI) und Henry Weller (Begründer von OpenFOAM), gegründet, mit dem Auftrag, die gegenwärtige und zukünftigen Versionen von OpenFOAM unter der [[GNU General Public License|GPL]] zu verbreiten. Etwas mehr als ein Jahr später, am 12. September 2012, wurde bekannt gegeben, dass die [[ESI Group]] die Firma OpenCFD Ltd., die OpenFOAM Foundation sowie sämtliche Markenrechte übernimmt.<ref>{{Internetquelle |titel=Acquisition of OpenCFD Ltd., The leader in Open Source software in Computional Fluid Dynamics |autor=ESI Group |url=http://www.esi-group.com/corporate/finance/news/financial-press-release/acquisiton-of-opencfd-ltd-the-leader-in-open-source-software-in-computional-fluid-dynamics |abruf=2012-09-12 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20121206053745/http://www.esi-group.com/corporate/finance/news/financial-press-release/acquisiton-of-opencfd-ltd-the-leader-in-open-source-software-in-computional-fluid-dynamics |archiv-datum=2012-12-06 |offline=ja }}</ref> 2014 verließen Henry Weller und Chris Greenshields OpenCFD Ltd., um die nach [[Vereinigtes Königreich|UK]] verschobene OpenFOAM Foundation als Direktoren zu leiten und mit der Firma CFD Direct Schulungen und Softwareentwicklungen für OpenFOAM anzubieten.<ref>{{Internetquelle |titel= OpenFOAM Computational Fluid Dynamics : CFD Direct |autor= CFD Direct |url=http://cfd.direct/openfoam/ |abruf=2015-04-23}}</ref>

== Abgeleitete Programme und Projekte ==
* '''OpenFOAM''' (ehm. OpenFOAM+<ref>{{Internetquelle |titel="OpenFOAM+"|url=http://www.openfoam.com/products/openfoam-plus.php|abruf=2017-04-30}}</ref>) ist die von ESi weiterentwickelte Variante, welche von der Foundation Version 3.0.x abstammt.
* Das '''Extend-Project''' mit seiner von der Entwicklergemeinde<ref>{{Internetquelle |titel=Extend-Project – The Team |url=http://www.extend-project.de/index.php?Itemid=54&option=com_staffmaster&view=department |hrsg=The Extend-Project Team Members |abruf=2012-03-23 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20120310215543/http://www.extend-project.de/index.php?Itemid=54&option=com_staffmaster&view=department |archiv-datum=2012-03-10}}</ref> entwickelten Version „foam-extend-4.0“, welche auf der Version OpenFOAM-1.6 basiert und zusätzliche Funktionen wie „[[Radiale Basisfunktion|Radial Basis Function]]“,<ref>{{Internetquelle |titel=''Radial Basis Function'' (OpenFOAM: Year in Review - S. 7); ''New Features in Upcoming Release:Block matrix implementation with parallelisation support'' (S. 20); ''Native Windows Version of OpenFOAM'' (S. 21) |url=http://web.student.chalmers.se/groups/ofw5/Presentations/HrvojeJasakSlidesOFW5.pdf |abruf=2012-03-23 |format=PDF; 1,6 MB |archiv-url=https://web.archive.org/web/20130315211916/http://web.student.chalmers.se/groups/ofw5/Presentations/HrvojeJasakSlidesOFW5.pdf |archiv-datum=2013-03-15}}</ref> „General Grid Interface (GGI)“,<ref>{{Internetquelle |titel=General Grid Interface (OpenFOAM: A Year in Review – S. 7/16); Block Matrix Implementation (S. 9/16) |url=http://www.openfoamworkshop.org/2009/4th_Workshop/0_Feature_Presentations/OFW4_2009_Jasak_YearInReview.pdf |abruf=2012-03-23 |format=PDF; 1,4 MB |archiv-url=https://web.archive.org/web/20131126082304/http://www.openfoamworkshop.org/2009/4th_Workshop/0_Feature_Presentations/OFW4_2009_Jasak_YearInReview.pdf |archiv-datum=2013-11-26}}</ref> „Finite-Flächen-Methode (Finite Area Method, FAM)“ oder „Block Coupled Matrix Solver“ enthält. Die Entwicklergemeinde um das Extend-Project veranstaltet auch den seit 2006 jährlich stattfindenden „Openfoam Workshop“.<ref>{{Internetquelle |titel=7th OpenFOAM® Workshop |url=http://www.openfoamworkshop.org/ |hrsg=The OpenFOAM® Workshop Committee |abruf=2012-03-23}}</ref>
* '''FreeFOAM'''<ref>[http://freefoam.sourceforge.net/ FreeFOAM-Homepage]</ref> bietet keine zusätzliche Funktionalität gegenüber OpenFOAM, versucht aber die Portabilität auf andere Betriebssysteme zu erleichtern, indem es [[CMake]] statt des OpenFOAM-eigenen „wmake“ (''Weller'' make) verwendet. Die FreeFOAM-Umstellung auf CMake wurde von einem Entwickler des Extend-Projects verwendet, um eine native Portierung auf ''Microsoft Windows'' zu bewerkstelligen.<ref>{{Internetquelle |titel=A Year in the Life of OpenFOAM; OpenFOAM on Microsoft Windows (S. 4) |url=http://www.openfoamworkshop.org/6th_OpenFOAM_Workshop_2011/Program/Presentations/hrvoje_jasak_slides.pdf |abruf=2012-03-23 |format=PDF; 2,2 MB |archiv-url=https://web.archive.org/web/20140422114608/http://www.openfoamworkshop.org/6th_OpenFOAM_Workshop_2011/Program/Presentations/hrvoje_jasak_slides.pdf |archiv-datum = 2014-04-22}}</ref> FreeFOAM wird nicht mehr aktiv weiterentwickelt.
* '''caelus-CML'''<ref>[http://www.caelus-cml.com/ caelus-Homepage]</ref> ist ein OpenFOAM-[[Abspaltung (Softwareentwicklung)|Fork]] und bezeichnet sich als "Computational Mechanics Library" um die breiten Einsatzmöglichkeiten im Bereich der [[Rechnergestützte Entwicklung|CAE]] anzudeuten. Die native Portabilität auf die Betriebssysteme (Mac, Linux und Windows) wird bei caelus mit [[SCons]]<ref>{{Internetquelle |titel=OpenFOAM Announcements from Other Sources Caelus: fork of OpenFOAM |url=http://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-news-announcements-other/143590-caelus-fork-openfoam.html |abruf=2015-03-10}}</ref> als Build System bewerkstelligt.
* '''blueCFD-Core'''<ref>[http://bluecfd.com/Core blueCFD-Core]</ref> ist eine mit [[MinGW]] [[Cross-Compiler|crosskompilierte]] Windowsportierung.

== Grafische Benutzerschnittstellen (GUIs) und Werkzeuge für die Arbeit mit OpenFOAM ==
*'''BIM HVACTool''' Ist eine GUI für die Gebäudesimulation mit OpenFOAM des Herstellers TIAN Building Engineering
*'''SwiftBlock<ref>[https://openfoamwiki.net/index.php/SwiftBlock SwiftBlock project homepage]</ref>''' und '''SwiftSnap<ref>[https://openfoamwiki.net/index.php/Contrib/SwiftSnap SwiftSnap project homepage]</ref>''' sind zwei [[Python (Programmiersprache)|Python]]-plug-in-Scripte für [[Blender (Software)|Blender]], die das Erstellen der Konfigurationsdateien `blockMeshDict` und `snappyHexMeshDict` erleichtern.
* '''HELYX-OS<ref>https://engys.com/products/helyx-os</ref>''' ist eine [[grafische Benutzeroberfläche]] zum Arbeiten mit dem automatischen Vernetzungsprogramm ''snappyHexMesh.''
* '''MantiumFlow'''<ref>[https://mantiumflow.com/ MantiumFlow]</ref> ist eine CLI und GUI für OpenFOAM. Pre- und Post-Processing sind komplett zu Apps automatisiert.
* '''SimScale<ref>[http://www.simscale.com SimScale]</ref>''' ist eine cloud-basierte [[Simulation]]ssoftware, die OpenFOAM und andere Löser integriert.
* '''Sim-Flow'''<ref>[https://sim-flow.com/ Sim-Flow]</ref> ist eine GUI für OpenFOAM. Die Variante RapidCFD vom gleichen Hersteller bietet zusätzlich GPU-basierte Gleichungslöser.
*'''iconCFD'''<ref>https://iconcfd.com/en/</ref> ist eine weitere kommerzielle Version von OpenFOAM mit einer graphischen Oberfläche.
*'''visualCFD'''<ref>[https://www.esi-group.com/software-solutions/virtual-environment/cfd-multiphysics/visual-cfd-openfoam ESi VisualCFD]</ref> ist eine von ESi vertriebene kommerzielle Benutzeroberfläche für OpenFOAM.
*'''InsightCAE'''<ref>{{Literatur |Titel=Open-Source Entwurfsprogramme - silentdynamics |Sammelwerk=silentdynamics |Online=http://silentdynamics.de/de/open-source-cae-software/#insight |Abruf=2018-06-07}}</ref> ist ein Open-Source-Projekt um Simulationsabläufe für spezielle Anwendungen zu automatisieren und mit einer GUI zu versehen ("vertikale Apps"). Als Backend für [[CFD-Simulation]]en wird OpenFOAM verwendet.
*'''FEATool Multiphysics'''<ref>{{Cite web|url=http://www.featool.com/news/2018/05/17/FEATool-v1p8-with-OpenFOAM-Matlab-CFD-Solver-Interface.html|title=FEATool 1.8 with OpenFOAM MATLAB CFD GUI Integration|work=featool.com|access-date=2018-05-18}}</ref> ist eine in der Octave/MATLAB ''m-code script language'' programmierte Anwendung
*'''CastNet'''<ref>{{Internetquelle |url=http://www.dhcae-tools.de/CastNet.html |titel=CastNet_GUI_Environment_for_OpenFOAM |abruf=2020-05-18}}</ref> ist eine kommerzielle GUI für OpenFOAM mit direktem CAD-Kernel-Import, integriertem Netzgenerator und snappyHexMesh-Unterstützung. Unterstützt werden die OpenFOAM-Versionen von ESI, von der OpenFOAM Foundation und blueCFD-Core.
*'''SimWorks'''<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.idealsimulations.com/simworks-free-cfd-software/ |titel=SimWorks |werk= |hrsg= |datum= |abruf=2020-10-4 |sprache=en}}</ref> ist eine freie GUI für OpenFOAM. Es gibt auch eine kommerzielle Variante für Unternehmen namens '''SimWorks Manager'''<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.idealsimulations.com/simworks-manager-professional-cfd-software/ |titel=SimWorks Manager |werk= |hrsg= |datum= |abruf=2020-10-4 |sprache=en}}</ref>.

== Weblinks ==
* [https://www.openfoam.org/ Webpräsenz der OpenFOAM Foundation]
* [https://www.openfoam.com/ Webpräsenz von OpenCFD]
* [https://cfd.direct/ Webpräsenz von CFD.direct]
* [https://sourceforge.net/projects/openfoam-extend/ Extension-Seite]
* [https://www.cfd-online.com/Forums/openfoam/ Diskussionsgruppen und Mailinglisten] (englisch)
* [https://openfoamwiki.net/index.php/Main_Page Community-Wiki] (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Freie numerische Software]]
[[Kategorie:Linux-Software]]
[[Kategorie:Computer Aided Engineering]]

OpenFOAM - Versionsgeschichte

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