Gestión de Unidades y Dimensiones Físicas en OpenFOAM

OpenFOAM realiza comprobación dimensional estricta en cada operación matemática. Si intentas sumar un gradiente de presión con una velocidad, el código abortará inmediatamente.

En esta lección:El array de 7 dimensiones SIPresión cinemática (m2/s2) vs presión absoluta (Pa)Errores FATAL IO ERROR de dimensiones

Sistema de Unidades y Dimensiones en OpenFOAM

OpenFOAM incluye un motor de análisis dimensional estricto en tiempo de compilación y ejecución mediante la clase dimensionSet.

1. El Vector de Dimensiones `[M L T Theta N I J]`

Toda magnitud física en OpenFOAM se define mediante un array de 7 exponentes enteros o fraccionarios correspondientes a las unidades fundamentales del Sistema Internacional:

Posición	Magnitud	Símbolo	Unidad SI
1	Masa	$M$	kilogramo ($\text{kg}$)
2	Longitud	$L$	metro ($\text{m}$)
3	Tiempo	$T$	segundo ($\text{s}$)
4	Temperatura	$\Theta$	Kelvin ($\text{K}$)
5	Cantidad de sustancia	$N$	mol ($\text{mol}$)
6	Corriente eléctrica	$I$	Amperio ($\text{A}$)
7	Intensidad luminosa	$J$	candela ($\text{cd}$)

2. Ejemplos de Campos Habituales

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// Velocidad U (m/s)
dimensions      [0 1 -1 0 0 0 0];

// Viscosidad cinemática nu (m^2/s)
dimensions      [0 2 -1 0 0 0 0];

// Energía cinética turbulenta k (m^2/s^2)
dimensions      [0 2 -2 0 0 0 0];

// Disipación turbulenta específica omega (1/s)
dimensions      [0 0 -1 0 0 0 0];

// Densidad rho (kg/m^3)
dimensions      [1 -3 0 0 0 0 0];

3. Presión Cinemática vs Presión Termodinámica

En solvers incompresibles (icoFoam, simpleFoam, pimpleFoam), la densidad es constante y se divide toda la ecuación de momento por $\rho$. Por tanto, la presión $p$ es presión cinemática ($p/\rho$):

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dimensions      [0 2 -2 0 0 0 0]; // (m^2/s^2)

En solvers compresibles o térmicos (rhoSimpleFoam, buoyantSimpleFoam), la presión es la presión absoluta en Pascales ($\text{N/m}^2 = \text{kg}/(\text{m}\cdot\text{s}^2)$):

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dimensions      [1 -1 -2 0 0 0 0]; // (Pa)

Gestión de Unidades y Dimensiones Físicas en OpenFOAM

Sistema de Unidades y Dimensiones en OpenFOAM

1. El Vector de Dimensiones [M L T Theta N I J]

2. Ejemplos de Campos Habituales

3. Presión Cinemática vs Presión Termodinámica

1. El Vector de Dimensiones `[M L T Theta N I J]`