VII.6. Az OpenFOAM modell

A számítási teljesítmény növekedésével a numerikus áramlási modellek egyre nagyobb szerepet kapnak a meteorológiai és műszaki problémák megoldásában. A hidro-termodinamikai egyenletrendszer különböző formáinak közelítő megoldásán alapuló általános célú áramlásmodellező (Computational Fluid Dynamics, CFD) modelleket széles méretskálán használják a kémia és mikrotechnológia területén ugyanúgy, mint a gépgyártásban és a járműtervezésben. A CFD szoftverek várostervezési és környezetvédelmi célú mikrometeorológiai alkalmazása is elterjedt. Az áramlástani megoldók (CFD modellek) osztályozását az I.3.2. fejezetben ismertettük.

A CFD technológia általánossága, a legkülönbözőbb célokra való alkalmazhatóság magával vonja a szoftverek összetettségét, rugalmasságát, valamint moduláris, elemenként összerakható felépítését. Ezek a tulajdonságok adták a motivációt a nyílt forráskódú, szabadon hozzáférhető rendszerek felé, amelyek dinamikus fejlődést mutatnak.

Az áramlásmodellezés lépései az OpenFOAM modell alkalmazása során

VII.11. ábra. Az áramlásmodellezés lépései az OpenFOAM modell alkalmazása során

Az OpenFoam ingyenes, nyílt forráskódú CFD szoftver (a modell részletes leírását a IV. fejezetben ismertettük. Itt a meteorológiai alkalmazásokat hangsúlyozzuk). A modell elterjedtsége és a szabad hozzáférhetőség miatt gazdag eszköztárral rendelkezik a megoldók és kiegészítő alkalmazások terén, amelyekkel különleges, pl. mikrometeorológiai feladatok elvégzésére is képessé tehető. Alapos dokumentációja, átlátható szerkezetű és szabadon hozzáférhető objektum-orientált (C++ alapú) felépítése pedig lehetővé teszi az egyéni igényekre történő testre szabást.

Példa az OpenFOAM CFD modell alkalmazására

VII.12. ábra.Az OpenFOAM CFD modell alkalmazása: délnyugati szélirány esetén kialakuló 131I koncentrációmező egy feltételezett jód izotóp kibocsátás kezdete után 5 perccel a Paksi Atomerőmű területén, 10 m magasságban. Az értékek cm–3-ben megadva.

A nyílt kódú rendszerek megbízhatóságával kapcsolatos aggályok alapját a szabad fejlesztés és a nem megfelelő dokumentáció adja. Az OpenFOAM (Open Source Field Operation and Manipulation) az egyik legelterjedtebben használt nyílt kódú CFD szoftver. Az OpenFOAM elterjedtségének köszönhetően szponzorok is támogatják a fejlesztést, ami lehetővé tette a részletes dokumentáció elkészítését, valamint a felhasználóktól beérkező kiegészítő modulok alapos felülvizsgálatát. Az elterjedtség további előnye, hogy az interneten elérhető tematikus fórumok nagyban megkönnyítik a szoftver kezelésének elsajátítását, megismertetnek a különleges kiegészítőkkel, és ötleteket adnak a hibakereséshez. Az OpenFOAM modell főbb lépéseit a VII.11. ábra mutatja.

Az OpenFOAM modellel a Paksi Atomerőmű üzemi területére végeztünk szennyezőanyag terjedési modellszimulációkat. Ennek keretében figyelembe vettük az üzem területén található épületek áramlásmódosító hatását a szélviszonyokra és a szennyezőanyag terjedésre (Leelőssy et al., 2012). A VII.12. ábra egy, az OpenFOAM modellel készített koncentráció mezőt ábrázol egy feltételezett baleseti kibocsátás után a Paksi Atomerőmű területén.