可视化

为了对仿真结果进行可视化，可以使用可视化应用程序ParaView。 Paraview是一个高级的开源应用程序，可以用于可视化现场数据，在paraview.org/wiki/paraview上有很多关于它的使用信息。为了避免重复，本节只提供了在Paraview中可视化OpenFoam模拟结果所需的最小信息量。

paraView允许用户对数据执行一系列过滤器并可视化各自的输出。过滤器支持不同的操作，例如: 流线的计算，将矢量场可视化为字形，计算等轮廓表面，仅举几例。一些提出的OpenFOAM后处理工具也可以在paraView中复制，例如从点和沿线采样数据。

Paraview有一个用于OpenFoam数据的本地阅读器，可以直接用于显示OpenFoam案例数据。无需编译ParaFoam，使用ParaView还提供了利用上游软件最新Verion的机会。使用ParaFoam的绕行仍然有效，但不再需要。为了使用本机Paraview Reader，case目录中需要有一个以.foam结尾的文件。通常，此文件的命名方式与模拟案例目录相同，但选择并不重要。

下面选取Interfoam的RisingBubble2D实例，介绍Paraview的一些最基本的工作原理。这个案例可以在第4/RisingBubble2D章下的示例库中找到。首先，为了生成可视化的数据，必须执行模拟：

blockMesh
setFields
interFoam
touch risingBubble2D.foam

最后一行命令在本节的上下文中很重要。它生成一个后缀为“foam”的空文件，这是Paraview打开OpenFoam Case数据所需的。最后，ParaView用于打开案例文件，并作为后台进程启动，使当前终端可以访问进一步的命令。

paraview risingBubble2D.foam &amp;

请注意，如果ParaView二进制文件不在计算机的路径上，那么您可能必须使用完整的目录路径调用它。下面显示了一个示例，但需要进行调整以表示ParaView的安装位置。

/path/to/install/ParaView-5.7.0/bin/paraview risingBubble2D.foam

一旦Paraview启动，就会出现RisingBubble2d.foam文件，如图4.5所示。否则，可以通过Open对话将ParaView文件浏览器指向RisingBubble2d.foam文件来打开OpenFoam案例。在Paraview图形用户界面(GUI)的左侧，向用户显示用于选择网格部分和要读取的不同物理场的选项。此窗口名为Properties，如果关闭了它，可以使用视图下拉菜单重新激活它。 Properties视图显示在图4.5中。

图4.5：Paraview属性窗口

默认情况下，OpenFoam案例的内部网格和所有以网格为中心的物理场都被选择用于可视化。当选择被接受时，通过单击属性窗口中的Apply按钮来读取物理场和网格。可视化物理场的选择可以使用属性窗口上方的面板和管道浏览器，如图4.6所示。

图4.6：Paraview物理场和显示形式选择

最初，网格是用纯色着色的。点击图4.6所示面板中的solid color卡，产生一个下拉菜单，其中包含所有可用的物理场。初始时间步的alpha.water如图4.7所示。

图4.7: 可视化alpha.water

在Paraview中，使用过滤器处理物理场是一个非常简单的过程。在图4.6中，最常用的过滤器显示为主面板底部的按钮。其他筛选器可在主面板上的筛选器下拉菜单中使用。涉及不同过滤器使用的文档很多，包括Paraview社区Wiki页面（paraview.org/wiki/paraview）和官方文档。

一种常用的过滤器是Contour过滤器，可以用于可视化两种流体之间的界面。 Contour过滤器基于标量场计算指定值的等值面。在本例中标量场是alpha.water。这种操作实际上与4.2节中描述的等值面采样实用程序相当相似。可以从主菜单Filters → Common → Contour中选择筛选器。标量场alpha.water必须被选择为parameter，而0.5则被选择为等高线值。当所有设置都按需要定义时，单击Apply将在右3D视图中显示结果。最后，XY平面上的界面线应该是可见的，类似于图4.8。

图4.8：可视化的alpha.water=0.5的iso-contour

Paraview中可视化的一个有趣方面是使用Selection Inspector枚举以单元格和/或点为中心的值和场数据的能力。要开始，请确保在管道浏览器中选择了“rising-bubble-2d.foam”。单击View-> Selection Inspector并在Selection Inspector窗口中，选中Invert Selection复选框。在显示样式子窗口中，可以将选定内容的不透明度降低到0，以防止模糊单元格中显示的数值。若要在每个单元格中显示alpha.water字段的值，请选择显示样式子窗口的单元格标签选项卡，并从标签模式下拉菜单中选择alpha.water。在单元格标签中，可以指定所示值的格式，例如“%.1f”将是带有单个十进制数字的浮点格式。图4.9显示了alpha.water字段的放大细节，显示的值以单元格为中心。

图4.9：alpha.water的可视化值

可以使用Paraview从顶部边界中提取值，而不是在4.2节中讨论的示例实用程序。为了对patch进行采样，需要在Paraview中读取边界网格，而不仅仅是内部网格。为此，在属性窗口的网格区域部分选择顶部补丁，如图4.10所示。

图4.10：读取顶部边界网格补丁

然后，通过使用Filter-> Alphabetical-> Extract Block Filter在Patches分支中选择顶部边界，将顶部补丁在管道中与大小写网格的其余部分隔离开来。要直接绘制此补丁的数据而无需插值，请在管道浏览器中选择提取的块并选择Filters-> Data Analysis-> Plot Data。在显示窗口（View-> Display）中，选择动态压力 $p_{r g h}$ 并跳到仿真的最后一个时间步。结果图如图4.11所示。

图4.11：7s模拟时间顶部边界网格的动态压力

在本节中，提供了使用ParaView可视化应用程序的工作流的绝对最小部分。欲了解更多详情，请查阅互联网上的材料以及官方文件。