我采访了 OpenFOAM 创始人：40 年 CFD 经验谈

算法更加重要。

大多数 CFD 工程师并不需要经常编程，因为 CFD 代码已经非常成熟了，并且包含了非常多的功能。

但是对于一个 CFD 工程师而言，很有必要了解到底什么是“物理”，什么是“边界条件”。这些都和流体动力学有关，而和编程关系不大。

很好地了解 CFD 的概念在选择合适的数值方法、离散格式、时间步、松弛因子的时候非常有必要。这通常可以通过培训来达到目的，因为算法本质上其主要通过积累的经验来获得。

使用 CFD 就像玩乐器，你不能捡起一把小提琴就弹“维尔瓦底”的曲子，这需要很长的练习。

然而，相对于 GUI 的点击型操作，OpenFOAM 中 CFD 算例的自动运行 VERY 有用，因此如果会写脚本的话就更好了。脚本语言不重要，大家可以使用随便一个脚本语言，只要你熟悉就好。

网格大小对流体结构的求解是一个关键的因素。

网格尤其对 LES/DES 非常重要，因为在 LES/DES 中，网格和湍流尺度有关。网格大小、密度、分布应该小心处理。

并且 FVM 对网格类型非常敏感。

因为 FVM 使用体心或者面心作为高斯积分点。在做局部插值的时候，例如，面心只从相邻网格获取的时候，如果网格比较有序，FVM 只是 2 阶精度。

我在算法中提供了高阶多项式插值方法，这种方法在不规则以及混乱的网格也可以提供 2 阶精度。但是这些方法很耗费计算资源并且不是很稳定。能避免就避免。

总之，网格质量和分布是非常重要的。

另外，规则的六面体网格要比规则的四面体网格更加精准，虽然俩种网格在使用中心差分的时候都具有 2 阶精度。对于混乱的网格，多面体网格要比四面体网格更加精准。

所以基本上说，六面体网格是最好的，并且应该尽量避免不规则和混乱的网格。

对于复杂几何，OpenFOAM 对网格生成有严格的限制。其求解器对大部分网格也可运行收敛。但是网格这个东西，还是尽可能的做成最好吧！

foamyHexMesh 的理念很好，它会生成规则的六面体网格，对于一些复杂的几何区域，它会生成多面体而不是四面体。

然而，foamyHexMesh 并不是一个资助的项目并且目前也没有人资助。目前这个程序是 VERY 脆弱的，因此只是一个演示。

运行算例，从错误中吸取教训，运行更多算例，吸取更多的教训。

Live and breath CFD！这是我学 CFD 的经验。

我从上个世纪 80 年代开始学习 CFD，现在掌握 CFD 经验的人要比 80 年代的时候多得多。

现在有很多的培训课，很多的书，直接从别人的肩膀上吸取经验非常容易。但是当然了，还是从自身经验来学习最好！

OpenFOAM 是完全免费并且开源的！

这提供了 HUGE 的方便，不仅仅在费用上，也表现在灵活性、以及从软件本身来学习 CFD 上。

OpenFOAM 不仅仅让 CFD 工程师可以模拟算例，它也允许 CFD 工程师来学习 CFD 方法、开发 CFD 算法并完善，甚至某一天创造一个可以替代 OpenFOAM 的软件。

并且，许多 CFD 问题需要一些特别的功能、算法、方程、边界条件等。在商业软件中植入这些功能可能会失败。

有些情况下可能有必要完全的重新写一个求解器、边界条件等。

OpenFOAM 提供了最大的灵活以及扩展性。

这些对使用 CFD 做研究的人非常重要，因此我觉得 OpenFOAM 可能在某一天会替代闭源软件。

在 1984 年本科之前，我最开始的时候从 Basic 语言学起，然后转移到 Pascal 和 C。在我的论文里我使用 FORTRAN-77，不得不说，这实在 AWFUL！！！太差劲了！C 和 Pascal 比 FORTRAN-77 会好一点，实际上在 1960 年 ALGOL-60 问世之后，FORTRAN 就差不多废弃了。

当我开始我的 CFD 研究的时候，我拿到的代码是一堆不能编译的令人费解的 FORTRAN-77 代码。

在我学习了几个月之后，我认为我可以玩的更好。

1989 年，我接触到了 C++，并立即看到了对象起源编程的优势。从那时起，我就开始用 C++ 设计 FOAM。

然而，在那个年代，C++ 刚刚问世，并且编译器 VERY 脆弱甚至不能工作。慢慢的我认识到泛型编程（Generic Programming）对操作场、矩阵、方程等是非常有必要的。

在 C++ 模板问世之前，我就使用 C 方法、宏和脚本得方法来实现。在 C++ 模板问世之后，以及 gcc 编译器的发布，我把我之前写的代码用 C++ 模板重写，这就是 OpenFOAM 的前身。

当然了，FORTRAN 不能做这些。不过 FORTRAN-90 有一些面向对象的能力，但是它完全没有泛型编程的功能，据我所知，FORTRAN 以后亦不会添加泛型编程的概念。

基本上，我个人认为 FORTRAN 语言快要废了，在 1960 年那时候就应该埋在土里了。目前使用 FORTRAN 的人大部分是由于历史原因，只为了新代码能和非常久远的代码兼容。

FORTRAN 和 C++ 都因为“向下兼容”而有一些致命的缺点。FORTRAN 为了和 FORTRAN-77 兼容，C++ 为了和 ANSI C 兼容。然而最大的区别是，ANSI C 本身就是一个非常好的语言，FORTRAN 可不是。

在未来，我希望 C++ 被一个更干净、简单、有力的语言代替，这个语言需要支持泛型编程，这对 OpenFOAM 以及其他相类似的代码非常重要。

我一直关注编程语言的发展，我认为 C++ 的可能的代替品有 Nim，Rust 以及 Chapel，然而目前这些语言缺少一些我需要的必要功能，添加这些功能，比如 C++ 中的高度的泛型编程概念，可能需要很多年。

我希望他们在若干年后添加这些特性。同时，C++ 的缺陷需要妥善处理。在 C++17 中，我希望“概念”（concept）和“模块”（module）特性会被加入，所有的 C++ 编程人员都会受益。

额，这个问题我想说的太多了，尤其是关于 C++ 的缺陷以及我对未来编程语言的期望。这越说越远了，就这么遭！