基本语句

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2023-12-01

现在，同学们已经使用了最基本的OpenFOAM的类型（如Info），在OpenFOAM的环境下编写了输出hello CFD的代码。OpenFOAM中的内置类型非常多，比如：

volScalarField体标量场：比如CFD中定义在网格上的温度场；
volVectirField体矢量场：比如CFD中定义在网格上的速度场；
fvScalarMatrix标量矩阵：比如CFD中离散湍流动能生成的稀疏线性系统；
autoPtrOpenFOAM智能指针：OpenFOAM自定义的智能指针；
processor处理器边界类型：并行计算的处理器边界类型；

在这里并不能够全部列举。这需要同学们在以后使用OpenFOAM的过程中持续的摸索。

接下来，本章将介绍C++另一个基本内容：基本语句。这些内容均是为了介绍C++的类型做铺垫。

for循环

OpenFOAM有非常多的循环语句，比如对所有网格点进行遍历加和，对边界进行遍历赋值等。OpenFOAM中的forAll语句处理这些OpenFOAM类型中的循环信手拈来。对于标准的C++，同学们需要熟悉for语句的使用。

举例，如果要对1-10进行加和，C++可以这样写：

int results = 0;

for (int k = 1, k < 11, k++)
{
    results = results + k;    
}

for语句在OpenFOAM中的用法95%的情况下为初级用法，在此不进行深入扩展，更高级的for用法可参考其他上千页的C++教材。

while循环

OpenFOAM中while循环主要用于速度压力迭代循环中以及一些xxx修正中。while循环是没有初始化和更新部分的for循环，只有判断语句和循环体。例如，如果外迭代次数nOuterCorrectors小于3，则执行压力修正函数pCorr()，可写为：

while (nOuterCorrectors < 3)
{
    pCorr();
}

if语句

if主要用于判断，在OpenFOAM中也非常常用。举例，如果外迭代次数nOuterCorrectors为最后一次，即=2，则执行最终的压力修正函数pFinalCorr()，其可以这样写：

if (nOuterCorrectors == 2)
{
    pFinalCorr();
}

在前述while循环的框架下，可以写为：

while (nOuterCorrectors < 3)
{
    pCorr();
    if (nOuterCorrectors == 2)
    {
        pFinalCorr();
    }
}

逻辑操作符

在if判断语句中，需要注意一些逻辑操作符如||，&&等：

if (5 == 5 && 4 == 4) //条件为真，因为5确实等于5，且4确实等于4

if (5 == 5 && 4 == 3) //条件为假，因为5确实等于5，且4不等于3。在使用&&操作符的时候，需要保证&&前后的语句全部为真，整体才为真

if (5 == 5 || 4 == 3) //条件为真，因为5等于5，虽然4不等于3。在使用||操作符的时候，||前后的语句有一个为真，整体即为真

if判断语句非常简单在此不进行深入扩展，更高级的用法如三目运算符可参考其他上千页的C++教材。

其他语句如do while循环，go语句在OpenFOAM非常少，在此不做介绍。

OpenFOAM实例

OpenFOAM中包含了一些自定义的宏，其中一些语句可用来执行CFD专属的循环。比如forAll()语句是非常常用的OpenFOAM语句。看下面的代码：

forAll(U, cellI)
{
    U[cellI] = vector(1, 0, 0);
}

其中forAll()为一种遍历，其需要传入两个参数，在上面的例子中，第一个参数为U（一个volScalarField），则此forAll()表示对整个计算域的网格进行循环。括号内的U[cellI] = vector(1, 0, 0);表示对每个网格的U[cellI]进行赋值。需要注意的是，上面的例子并不对U的边界进行处理。

如果forAll()内传入surfaceScalarField，则对内部的面进行循环，例如：

forAll(phi, index)
{
    phi[index] = 0.0;
}

上面的代码将phi内部的面赋值为0。同样的，本例子不对phi的边界进行处理。