作为一个通用的CFD框架， OpenFOAM的模拟由三个常见的计算流体力学模拟程序组成：前处理，求解器和后处理，采用C++方式进行实现，如图1所示。其中前处理主要包括了几何建模、网格生成和网格划分等工作。求解器是OpenFOAM的核心部分，包括物理建模，方程离散和数值求解，数据的重构和可视化在后处理中进行管理。

在OpenFOAM中其所支持的线性代数方程求解器很少，方程求解模块一共有三个子模块共同构成，分别是预处理器、光滑求解器和迭代求解器。

共轭梯度求解器（PCG/PBiCG）是核心数求解处理器，其中PCG用于求解对称矩阵。此外，OpenFOAM还实现了一个多重网格求解器GAMG以及一个对角求解器diagonal。在使用迭代法求解线性方程系统时，为了加速方程组的收敛速度，通常会对原始的线性系统进行分解或者对角化处理，完成该工作的模块称为预处理器。OpenFOAM中一共实现了 5 种预处理器，即：对角不完全 Cholesky（DIC）、快速对角不完全 Cholesky（FDIC）、对角不完全LU（DILU）、对角（diagonal）以及多重网格（GAMG）。除此之外还有一类光滑求解器Smoother，可以支持对称和非对称矩阵的求解。这些求解器和预处理器的组合一起构成了全部的线性求解方案，然而在实际使用过程中，由于某些求解器和预处理器只针对特定类型的矩阵系统适用，因此可供用户选择的求解方案大概只有 10 种左右。

除了可供选择的线性系统求解方案种类少之外，OpenFOAM的线性求解性能也一直时研究者关注的热点问题。有研究显示，测试用例中计算最密集的部分是线性方程组的求解过程，大概占据了整个程序执行时间的83%。在OpenFOAM中，物理模型经过有限体积法离散所得到的矩阵都采用一种lduMatrix的格式进行存储，该格式包含L、D和U三个部分，分别存储矩阵中上三角、对角以及下三角位置上的非零元。这种格式的优点是对于稀疏矩阵，其中的大部分零元不占用额外的存储空间，较为节省空间，尤其是在非零元相对对角线对称分布时更是如此。

然而，lduMatrix矩阵在节省空间的同时，也带来了访问效率低的问题，尤其是在线性矩阵系统迭代求解过程中，由于有大量的矩阵向量乘操作，需要频繁地访问矩阵元素，进而形成了性能瓶颈。

通过对OpenFOAM框架进行分析，提出了通过C86+DCU计算平台进行异构加速的策略，形成了高性能加速计算该框架，将LDU矩阵转换为CRS矩阵，能够大幅度提升计算效率

因此，基于AMD的HIP计算平台实现了常见的线性方程组迭代求解方法，并将之集成到OpenFOAM中，为OpenFOAM的计算过程加速。