中科大FLUENT講稿第七章自定義函數(shù)

1、第七章自定義函數(shù)7.1, 概述用戶自定義函數(shù)（User Defined Functions,即UDFs）可以提高 FLUENT 程序的標準計算功能。它是用 C語言書寫的，有兩種執(zhí)行方式：interpreted型和 compiled型。Interpreted型比較容易使用，但是可使用代碼（C語言的函數(shù)等） 和運行速度有限制。Compiled型運行速度快，而且也沒有代碼使用范圍的限制， 但使用略為繁瑣。我們可以用UDFs來定義：a）邊界條件b）源項c）物性定義（除了比熱外） d）表面和體積反應速率 e）用戶自定義標量輸運方程 f）離散相模型（例如體積力，拉力，源項等） g）代數(shù)滑流（algebra

2、ic slip）混合物模型（滑流速度和微粒尺寸） h）變量初始化 i）壁面熱流量j）使用用戶自定義標量后處理邊界條件UDFs能夠產(chǎn)生依賴于時間，位移和流場變量相關的邊界條件。 例 如，我們可以定義依賴于流動時間的x方向的速度入口，或定義依賴于位置的溫 度邊界。邊界條件剖面UDFs用宏DEFINE_PROFILE定義。有關例子可以在5.1 和6.1中找到。源項UDFs可以定義除了 DO輻射模型之外的任意輸運方程的源 項。它用宏 DEFINE_SOURCE定義。有關例子在 5.2和6.2中可以找到。物性 UDFs可用來定義物區(qū)的物理性質(zhì)，除了比熱之外，其它物性參數(shù)都可以定義。 例如，我們可以定義依

3、賴于溫度的粘性系數(shù)。 它用宏DEFINE_PROPERTY定義, 相關例子在6.3中。反應速率UDFs用來定義表面或體積反應的反應速率，分別 用宏DEFINE_SR_RATE和DEFINE_VR_RATE定義，例子見 6.4。離散相模型 用宏DEFINE_DPM定義相關參數(shù)，見5.4。UDFs還可以對任意用戶自定義標量 的輸運方程進行初始化，定義壁面熱流量，或計算存貯變量值（用用戶自定義標量或用戶自定義內(nèi)存量）使之用于后處理。相關的應用見于5.3, 5.5, 5.6和5.7。UDFs有著廣泛的應用，本文并不能一一敘述。如果在使用中遇到問題，可 以聯(lián)系FLUENT技術支部門要求幫助。在此推薦一個

4、網(wǎng)站 www.cfd-、 上面有FLUENT論壇，可進行相關詢問和討論。7.1.1 書寫UDFs的基本步驟在使用UDFs處理FLUENT模型的過程中，我們一般按照下面五步進行：1 .概念上函數(shù)設計2 .使用C語言書寫3 .編譯調(diào)試C程序4 .執(zhí)行UDF5 .分析與比較結果第一步分析我們所處理的模型，目的是得到我們要書寫的UDF的數(shù)學表達式。第二步將數(shù)學表達式轉(zhuǎn)化成 C語言源代碼。第三步編譯調(diào)試 C語言源代碼。第四步在FLUENT中執(zhí)行UDF。最后一步，將所得到的結果與我們要求的進行比較，如果不滿足要求，則需要重復上面的步驟，直到與我們期望的吻合為止。7.1.2 Interpreted 型與 C

5、ompiled 型比較Compiled UDFs 執(zhí)行的是機器語言，這和FLUENT 本身運行的方式是一樣的。一個叫做Makefile 的過程能夠激活C 編輯器，編譯我們的C 語言代碼，從而建立一個目標代碼庫，目標代碼庫中包含有高級C 語言的低級機器語言詮釋。在運行的時候，一個叫做“dynamic loading”的過程將目標代碼庫與FLUENT連接。一旦連接之后，連接關系就會在case 文件中與目標代碼庫一起保存，所以讀入case文件時，F(xiàn)LUENT就會自動加載與目標代碼庫的連接。這些庫的建立是基于特定計算機和特定FLUENT 版本的，所以升級FLUENT 版本后，就必須重新建立相應的庫。相

6、反， Interpreted UDFs 是在運行的時候直接裝載編譯C 語言代碼的。在這種情況下，生成的機器代碼不依賴于計算機和FLUENT 版本。編譯后，函數(shù)信息將會保存在case文件中，所以讀入case文件時，F(xiàn)LUENT也會自動加載相應的函數(shù)。Interpreted UDFs 具有較強的可移植性，而且編譯比較簡單。對于簡單的UDFs,如"對運行速度要求不高，一般就采用Interpreted型的。下面列出的是兩種UDFs的一些特性：1 Interpreted UDFs獨立于計算機結構；能夠完全當作 Compiled UDFs 使用；不能與其它編譯系統(tǒng)或用戶庫連接；只支持部分C語言，

7、不能包含：goto語句，非ANSI C語法，結構，聯(lián)合，函數(shù)指針，函數(shù)數(shù)組等。! Interpreted UDFs 能夠使用FLUENT 提供的宏，間接引用存貯于FLUENT 的變量，詳見2.10。2 Compiled UDFs運行速度比Interpreted UDFs快；能夠完全于 C 語言結合；能夠用任何兼容 ANSI C 的編輯器編譯；對不同F(xiàn)LUENT版本（2D或3D）需要建立不同的共享庫；不一定能夠當作Interpreted UDFs使用。我們在使用中首先要根據(jù)具體情況，明確使用哪種UDFs,然后才能進一步去實現(xiàn)，在使用中要注意上面敘述的事項。第二節(jié) 書寫 UDFs7.2.1 概述書

8、寫Interpreted型和Compiled型用戶自定義函數(shù)的過程和書寫格式是一樣 的。主要的區(qū)別在于與C 語言的結合程度，Compiled 型能夠完全使用C 語言的語法，而Interpreted型只能使用其中一小部分，這在前面有過論述。7.2.2 UDF 格式通用的 UDF 格式由三部分組成：1定義恒定常數(shù)和包含庫文件，分別由DEFINE 和 INCLUDE 陳述（見 2.3） ；2宏DEFINE_* 定義 UDF 函數(shù)（見2.4） ；3函數(shù)體部分（見2.9）包含庫有udf.h， sg.h， mem.h， prop.h， dpm.h 等，其中udf.h 是必不可少的，書寫格式為#includ

9、e “udf.h”； 所有數(shù)值都應采用SI 單位制； 函數(shù)體部分字母采用小寫，Interpreted型只能夠包含F(xiàn)LUENT支持的C語言語法和函數(shù)。7.2.3 包含庫 udf.h庫文件 udf.h 必須 C 函數(shù)開頭包含。7.2.4 定義函數(shù) 簡介Fluent公司提供了一套宏，來幫助我們定義函數(shù)。這些宏都以DEFINE_開始，對它們的解釋包含在udf.h文件中，所以我們必需要包含庫 udf.ho為了方便 使用，我們把對udf.h 文件中解釋宏列在附錄A 中。UDF使用宏DEFINE_定義，括號列表中第一個參數(shù)代表函數(shù)名。例如DEFINE_PROFILE（inlet_x_veloc

10、ity ， thread， position）定義了一個名為inlet_x_velocity 的函數(shù)。! 所有函數(shù)名必須小寫緊接著函數(shù)名的是函數(shù)的輸入?yún)?shù)，如上函數(shù)inlet_x_velocity 有兩個輸入?yún)?shù)：thread和position, thread是一個指針，指向數(shù)據(jù)類型 Thread, position是個 整數(shù)（見2.4.3） 。UDF 編譯和連接之后，函數(shù)名就會出現(xiàn)在 FLUENT 相應的下拉列表內(nèi)。如上述函數(shù)，編譯連接之后，就能在相應的邊界條件面板內(nèi)找到一個名為inlet_x_velocity 的函數(shù)，選定之后就可以使用。 udf.h 文件中對宏DEFINE_

11、 的解釋在 udf.h 文件中，對附錄A 的宏作了解釋，例如：#define DEFINE_PROFILE（name， t， I） void name（Thread *t， int i） 通用的宏解釋格式為#define macro replacement-text在編譯前，C預處理器（即cpp）先進行宏替代。例如DEFINE_PROFILE（inlet_x_velocity ， thread， position） 替代為void inlet_x_velocity（Thread *thread， int position）替代后的函數(shù)返回實型值或不返回任何值。如上述函數(shù)由于是 void 型的，

12、 所以不返回任何值。 宏 DEFINE宏 DEFINE 是用來定義UDFs 的，可以分為三類：通用的，離散相的和多相的。 從宏 DEFINE 下劃線的后綴，我們可以看出該宏是用來定義哪種類型函數(shù)的。如 DEFINE_SOURCE 定義的函數(shù)用來修改輸運方程源項，DEFINE_PROPERTY定義的函數(shù)用來定義物質(zhì)的物理性質(zhì)。通用的宏在2.5詳述，離散相和多相的分別在 2.6中詳述。下面是附錄A 的簡列。通用類型：1. DEFINE_ADJUST2. DEFINE_DIFFUSIVITY3. DEFINE_HEAT_FLUX4. DEFINE_INIT5. DEFINE_ON_DE

13、MAND6. DEFINE_PROFILE7. DEFINE_PROPERTY8. DEFINE_RW_FILE9. DEFINE_SCAT_PHASE_FUNC10. DEFINE_SOURCE11. DEFINE_SR_RATE12. DEFINE_UDS_FLUX13. DEFINE_UDS_UNSTEADY14. DEFINE_VR_RATE離散相模型：1. DEFINE_DPM_BODY_FORCE2. DEFINE_DPM_DRAG3. DEFINE_DPM_EROSION4. DEFINE_DPM_INJECTION_INIT5. DEFINE_DPM_LAW6. DEFINE_

14、DPM_OUTPUT7. DEFINE_DPM_PROPERTY8. DEFINE_DPM_SCALAR_UPDATE9. DEFINE_DPM_SOURCE10. DEFINE_DPM_SWITCH多相模型：1. DEFINE_DRIFT_DIAMETER2. DEFINE_SLIP_VELOCITY 數(shù)據(jù)類型的定義作為對C 語言數(shù)據(jù)類型的補充，F(xiàn)LUENT 定義了幾種特殊的數(shù)據(jù)類型，最常用的是：Thread， cell_t， face_t， Node 和 Domain。Thread是相應邊界或網(wǎng)格區(qū)域的結構類型數(shù)據(jù)；cell_t表示單獨一個控制體 體積元，用來定義源項或物性；

15、face_t對應于網(wǎng)格面，用來定義入口邊界條件等； Node表示相應的網(wǎng)格節(jié)點；Domain是一種結構，其中包含所有的threads, cells, faces 和 nodes!Thread， cell_t， face_t， Node 和 Domain 要區(qū)分大小寫。7.2.5 通用宏及其定義的函數(shù)宏DEFINE用來定義UDFs,下面是通用宏的具體解釋。 DEFINE_ADJUSTNameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_ADJUSTdomainDomain *domainvoid該函數(shù)在每一步迭代開始前，即在求解輸運方程前執(zhí)行?？?/p>

16、以用來修改調(diào)節(jié) 流場變量，計算積分或微分等。參數(shù) domain在執(zhí)行時，傳遞給處理器，通知處 理器該函數(shù)作用于整個流場的網(wǎng)格區(qū)域。如何激活該函數(shù)請參見4.6,具體求解例子見 5.3, 5.6和5.7 。 DEFINE_DIFFUSIVITYNameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_DIFFUSIVITYc, t, icell_t c, Thread*t, int ireal該函數(shù)定義的是組分擴散系數(shù)或者用戶自定義標量輸運方程的擴散系數(shù)， c 代表網(wǎng)格，t是指向網(wǎng)格線的指針，i表示第幾種組分或第幾個用戶自定義標量(傳 遞給處理器)。函

17、數(shù)返回的是實型數(shù)據(jù)。例子見 5.3。 DEFINE_HEAT_FLUXNameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_HEAT_FLUXf, t, c0, t0, cid, cirface_t f, Thread *t, cell_t c, Thread *t0, real cid, real cirvoid該函數(shù)定義的是網(wǎng)格與鄰近壁面之間擴散和輻射熱流量。f表示壁面，t指向壁面線，c0表示鄰近壁面的網(wǎng)格，t0指向網(wǎng)格線。函數(shù)中需要給出熱擴散系數(shù) (cid)和輻射系數(shù)(cir),才能求出擴散熱流量(qid)和輻射熱流量(qir)。在 計算

18、時，F(xiàn)LUENT按照下面的公式求解：qid = cid0 +cid1 乂 C_T(c0, t0)-cid2 x F_T(f, t) cid3 乂 pow(F_T(f,t), 4)qir= cir0 + cir1 乂 C_T(c0, t0)-cir2 乂 F_T(f, t) cir3 乂 pow(F_T(f,t), 4)該函數(shù)無返回值。如何激活函數(shù)見4.7,4f見5.6。7.2.6 DEFINE_INITNameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_INITdomainDomain *domainvoid該函數(shù)用于初始化流場變量，它在 FLUENT默認

19、的初始化之后執(zhí)行。作用 區(qū)域是全場，無返回值。函數(shù)的激活見 4.5,例子見5.4.1和5.5。7.2.7 DEFINEONDEMANDNameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE ON DEMANDvoid該函數(shù)不是在計算中由FLUENT自動調(diào)用，而是根據(jù)需要手工調(diào)節(jié)運行 如何執(zhí)行見4.12,例子見5.8。7.2.8 DEFINE_PROFILENameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_PROFILEt, icell_t c, Thread *treal該函數(shù)定義邊界條件。t指向定義邊界條件的網(wǎng)格線，i

20、用來表示邊界的位置。函數(shù)在執(zhí)行時，需要循環(huán)掃遍所有的邊界網(wǎng)格線，值存貯在F_PROFILE(f, t, i)中，無返回值。選擇使用本函數(shù)見 4.1,例子見 5.1.1, 5.1.2, 5.1.3, 5.3, 6.1.1 和 6.1.2。7.2.9 DEFINE_PROPERTYNameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_PROPERTY；c, tcell_t c, Thread *treal該函數(shù)用來定義物質(zhì)物性參數(shù)。c表示網(wǎng)格，t表示網(wǎng)格線，返回實型值 使用見4.3,例子見6.3.1。7.2.10 DEFINE_RW_FILENameArgume

21、ntsArguments TypeReturn TypeDEFINE_RW_FILE ；fpFILE *fpvoid該函數(shù)用于讀寫case和data文件。fp是指向所讀寫文件的指針。使用見4.11, 例子見2.9.8。7.2.11 DEFINE_SCAT_PHASE_FUNCNameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_SCAT PHASE FUNCc, freal c, real *freal該函數(shù)定義 DO (Discrete Ordinate 輻射模型中的散射相函數(shù)(radiation scattering phase function。計算兩

22、個變量：從i向到j向 散射的輻射能量分數(shù)和 前向散射因子(forward scattering factor)。c表示的是i和j向夾角的余弦值，散 射的能量分數(shù)由函數(shù)返回，前向散射因子存貯在指針f所指的變量中。處理器對每種物質(zhì)，都會調(diào)用此函數(shù)，分別建立各物質(zhì)的散射矩陣。7.2.12 DEFINE_SOURCENameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_SOURCEc, t, dS, icell_t c , Thread *t, real dS, int ireal該函數(shù)定義，除了 DO輻射模型之外，輸運方程的源項。在計算中，函數(shù)需 要掃描全場網(wǎng)格。

23、c表小網(wǎng)格，t表小網(wǎng)格線，dS表小源項對所求輸運方程的標 量的偏導數(shù)，用于對源項的線性化；i標志所定義源項對應于哪個輸運方程。使 用見 4.2,例子見 5.2.1, 5.2.2, 5.3, 6.2.1。7.2.13 DEFINE_SR_RATENameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_SR_RATEf, t, r, mw, yi, rrface_t f, Thread *t, Reaction *r, real *mw, real *yi , real *rrvoid該函數(shù)定義表面化學反應速率。f表示面，t表示面的線，r是結構指針，表 示化學反應

24、；mw和yi是個實型指針數(shù)組，mw存貯物質(zhì)的分子量，yi存貯物質(zhì) 的質(zhì)量分數(shù)，rr設置函數(shù)的一個相關參數(shù)。函數(shù)無返回值，使用見 4.8。7.2.14 DEFINE_UDS_FLUXNameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_UDS_FLUXf, 3 iface_t f, Thread *t, int ireal該函數(shù)定義用戶 自定義標量輸運方程 （user-defined scalar transport equations 的對流通量。f, t分別表示所求通量的面和面的線，i表示第幾個輸運方程（有 處理器傳遞給本函數(shù)）。7.2.15 DEFINE

25、_UDS_UNSTEADYNameArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_UDS_UNSTEADYc, t, i, apu, sucell_t c, Thread*t, int i, real*apu, real *suvoid該函數(shù)定義用戶自定義標量輸運方程的非穩(wěn)態(tài)項。 c表示網(wǎng)格，t表示網(wǎng)格 線，i表示第幾個輸運方程。在FLUENT中，非穩(wěn)態(tài)項移到RHS中，并以下面 的方式離散：unsteady_term dVnn 1 V tV n V n 1tt方程右邊第一項為apu,第二項為suo本函數(shù)無返回值。7.2.16 DEFINE_VR_RATENam

26、eArgumentsArguments TypeReturn TypeDEFINE_VR_RATEc, t, r, mw, yi, rr, rr_tcell_t c, Thread *t, Reaction *r, real *mw, real *yi , real *rr, real*rr_tvoid該函數(shù)定義體積化學反應速率。c表示網(wǎng)格，t表示網(wǎng)格線，r表示結構指針, 表示化學反應過程，mw指針數(shù)組指向存貯物質(zhì)分子量的變量，yi指向物質(zhì)的質(zhì) 量分數(shù)；rr和rr_t分別設置層流和湍流時函數(shù)相關參數(shù)。函數(shù)無返回值，使用見 4.8,例子見 6.4.1。7.2.6離散相模型宏及其定義的函數(shù)離散模型

27、（DPM）的宏定義的函數(shù)與通用宏所定義的函數(shù)書寫格式是一樣 的。對于離散相需要強調(diào)結構指針 p,可以用它得到顆粒的性質(zhì)和相關信息。下 面是具體的宏定義。 DEFINE_DPM_BODY_FORCENameArgumentsArgument TypeReturn TypeDEFINE_DPM _body_forcep, iTracked_Particle*p, int ireal該函數(shù)用于定義除了重力和拉力之外的所有體積力。p為結構指針，i可取0,1,3分別表示三個方向的體積力。函數(shù)返回的是加速度。使用見4.4,例子見.6.2 DEFINE_DPM_DRAGName

28、ArgumentsArgument TypeReturn TypeDEFINE_DPM_DRAGRe, pTracked_Particle*p, real Rereal該函數(shù)定義拉力系數(shù)Cd, Re為Reynolds數(shù)，與顆粒直徑和相對于液相速度 有關。拉力定義為：18Cd ReF d2pD224p p函數(shù)返回的值是18*CD*Re/24。使用見4.4,例子見.6.3 DEFINE_DPM_EROSIONNameArgumentsArgument TypeReturn TypeDEFINE_DPM_EROSIONp, t, f, normal, alpha, Vmag, mdo

29、tTracked_Particle *p, Thread *t, face_t f, real alpha ,real normal, real Vmag, real mdotvoid該函數(shù)定義顆粒撞擊壁面湮滅或產(chǎn)生速率。t為撞擊面的線，f為撞擊面；數(shù) 組normal存貯撞擊面的單位法向量；alpha中存貯顆粒軌道與撞擊面的夾角； Vmag存貯顆粒速度大小，mdot存貯顆粒與壁面撞擊率。函數(shù)無返回值，顆粒湮滅或產(chǎn)生的計算結果存貯在面變量 F_STORAGE_R(f, t, SV_DPMS_EROSION) 和 F_STORAGE_R(f, t, SV_DPMS_ACCRETION)中。使用見

30、4.4。 DEFINE_DPM_INJECTION_INITNameArgumentsArgument TypeReturn TypeDEFINE_DPM _INJECTION_INITiInjection *Ivoid該函數(shù)用于定義顆粒注入軌道時的物理性質(zhì)。I是指針，指向顆粒產(chǎn)生時的軌 道。對每一次注入，該函數(shù)需要在第一步 DPM迭代前調(diào)用兩次，在隨后顆粒進 入?yún)^(qū)域前每一次迭代中再調(diào)用一次。顆粒的初始化，諸如位置， 直徑和速度可以 通過該函數(shù)設定。函數(shù)無返回值。 DEFINE_DPM_LAWNameArgumentsArgument TypeReturn Type

31、DEFINE_DPM_LAWp, ciTracked_Particle*p , int civoid該函數(shù)定義液滴和燃燒顆粒的熱和質(zhì)量傳輸速率。p的意義如前所述，ci表示連續(xù)相和離散相是否耦合求解，取 1時表示耦合，0時表示不耦合。顆粒的性 質(zhì)隨著液滴和顆粒與其周圍物質(zhì)發(fā)生傳熱、傳質(zhì)而改變。函數(shù)無返回值。2.6.6 DEFINE_DPM_OUTPUTNameArgumentsArgument TypeReturn TypeDEFINE_DPM_OUTPUTheader, f, p, pt, planeint header, FILE *fp , Tracked_particle *p, Thr

32、ead *t, Plane *planevoid該函數(shù)可以得到顆粒通過某一平面（見 FLUENT用戶手冊14.10.6）時的相 關變量。header在函數(shù)第一次調(diào)用時，設為1,以后都為0; fp為文件指針，指 向讀寫相關信息的文件；p為結構指針，t指向顆粒所經(jīng)過的網(wǎng)格線；plane為 Plane型結構指針（dpm.h）,如果顆粒不是穿過一個平面而是僅僅穿過網(wǎng)格表面， 值取為NULL。輸出信息存貯于指針fp所指向的文件，函數(shù)無返回值。例子見5.4.1。 DEFINE_DPM_PROPERTYNameArgumentsArgument TypeReturn TypeDEFINE_DP

33、M_PROPERTYc, t, pcell_t c, Thread *t, Tracked_Particle*preal該函數(shù)用于定義離散相物質(zhì)的物理性質(zhì)。p為結構指針，c表示網(wǎng)格，t表示 網(wǎng)格線。函數(shù)返回實型值。 DEFINE_DPM_SCALAR_UPDATENameArgumentsArgument TypeReturn TypeDEFINE_DPM _SCALAR_UPDATEc, t, initialize, pcell_t c, Thread *t, int initialize ,Tracked_particle*pvoid該函數(shù)用于更新與顆粒相關的變量或求它們在整

34、個顆粒壽命時間的積分。與顆粒相關的變量可用宏P_USER_REAL（p, i）取出。c表示顆粒當前所處的網(wǎng)格， t為該網(wǎng)格線。initialize在初始調(diào)用本函數(shù)時，取為1,其后調(diào)用時，取為0。在 計算變量對顆粒軌道的積分時，F(xiàn)LUENT就調(diào)用本函數(shù)。存貯顆粒相關變量的數(shù) 組大小需要在FLUENT的DPM面版上指定。函數(shù)無返回值。函數(shù)的使用見4.4,例子見5.4.1。 DEFINE_DPM_SOURCENameArgumentsArgument TypeReturn TypeDEFINE_DPM_SOURCEc, t, S, strength, pcell_t c, Thread

35、 *t, dpms_t *S, real strength, Tracked_Particle*pvoid該函數(shù)用于計算，給定網(wǎng)格中的顆粒在與質(zhì)量、動量和能量交換項耦合 DPM 求解前的源項。c表示當前顆粒所在的網(wǎng)格，t為網(wǎng)格線，S為結構指針，指向源 項結構dpms_t,其中包含網(wǎng)格的源項。strength表示單位時間內(nèi)流過的顆粒數(shù)目。p為結構指針。函數(shù)求得的源項存貯于 S指定的變量中，無返回值。使用見.10 DEFINE_DPM_SWITCHNameArgumentsArgument TypeReturn TypeDEFINE_DPM_SWITCHp, ciTracked_P

36、article*p, int civoid該函數(shù)是FLUENT默認的顆粒定律與用戶自定義的顆粒定律之間，或不同的默認定律和自定義定律之間的開關函數(shù)。p為結構指針，ci為1時，表示連續(xù)相與離散相耦合求解，0時表示不耦合求解。! 參數(shù)類型中的Tracked_Particle, dpms_t等是FLUENT為相關模型定義的數(shù)據(jù)類型。具體含義可以參見M應章節(jié)。一7.2.7多相模型的宏及其定義的函數(shù) DEFINE_DRIFT_DIAMNameArgumentsArgument TyperealDEFINE_DRIFT_DIAMc，tcell_t c, Thread *treal該函數(shù)用于定

37、義代數(shù)滑流混合模型(algebraic slip mixture model)顆?；蛞?滴的直徑。c為網(wǎng)格，t為網(wǎng)格線。函數(shù)返回顆粒或液加的直徑。使用見4.10o DEFINE_SLIP_VELOCITYNameArgumentsArgument TyperealDEFINE_SLIP_VELOCITYdomainDomain *domainvoid該函數(shù)用于定義代數(shù)滑流混合模型(algebraic slip mixture model)的滑流速 度(slip velocity)。該函數(shù)作用范圍是整個網(wǎng)格區(qū)域，無返回值。使用見4.9。7.2.8 特定線的指針在很多應用UDF的場合

38、，需要在一條特定的線上進行操作。為滿足這種要 求，首先，可以從Boundary Conditions面板得到需要操作的線的ID,然后就可 用宏Lookup_Thread將指針孑旨向該條線。在下面的例子中，C語言函數(shù)Print_Thread_Face_CentroidsH用FLUENT 的宏Lookup_Thread將指針指向特定的線，然后將線上所有面的質(zhì)心坐標輸入文 件中。宏DEFINE_ON_DEMAND 定義的函數(shù)get_coords取出其中的兩條線，并 打印線上所有面的山心反標。#include Udf.h"extern Domain *domainFILE *foutstat

39、ic voidPrint_Thread_Face_Centroids(Domain *domain ， int id) real FC2;face_t f;Thread *t=Lookup_Thread(domain ， id);fprintf(fout, “thread id %dn”,id);begin_f_loop(f, ， t) F_CENTROID(FC ， f， t);fprintf(fout ， “f%d %g %g %gn”， f， FC0， FC1 ， FC2);end_f_loop(f ， t)fprintf(fout ， “n” );DEFINE_ON_DEMAND(ge

40、t_coords) fout = fopen( “faces.out”， “w”);Printf_Thread_Face_Centroids(domain ， 2);Printf_Thread_Face_Centroids(domain ， 4); fclose(fout);7.2.9 函數(shù)體 介紹用戶自定義函數(shù)體部分包含在緊跟著宏DEFINE_定義的大括弧內(nèi)，如下例這和標準C 語言函數(shù)體的定義是相同的。DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity ， cell， thread) real mu_lam;real temp = C_T(cell,thread);i

41、f (temp > 288.)mu_lam = 5.5e-3;else if (temp > 286.)mu_lam = 143.2135 -0.49725 * temp;elsemu_lam = 1.;return mu_lam; Interpreted UDFs 的限制性Interpreted型書寫函數(shù)體時并不能完全應用C語言函數(shù)，這在前面有過論述此外，數(shù)量的單位制必須采用國際單位制。 函數(shù)的功能UDFs 執(zhí)行五種功能：1返回變量值；2調(diào)節(jié)參數(shù)；3返回變量值并且調(diào)節(jié)參數(shù)；4調(diào)節(jié)FLUENT 的變量（不以參數(shù)形式傳遞）；5.向case或data文件讀寫

42、信息。宏定義的函數(shù)返回類型如果不是void 型，就返回實型值。下面的例子分別說明不同功能的函數(shù)。 返回變量值下面的 UDF 計算與溫度有關的粘性系數(shù)，并返回該值。#include “udf.h”DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity , cell, thread)/*定義物性的宏 */ real mu_lam;real temp = C_T(cell,thread);/* 變量 temp 存放網(wǎng)格的溫度*/ if (temp > 288.)mu_lam = 5.5e-3;else if (temp > 286.)mu_lam = 143.2135

43、 -0.49725 * temp; elsemu_lam = 1.;return mu_lam;/* 變量 mu_lam 存放粘性系數(shù)值，函數(shù)返回該值*/ 調(diào)節(jié)參數(shù)下面的 UDF 給出簡單二元氣相系統(tǒng)的體積反應速率。#include “udf.h”#define K1 2.0e-2#define K2 5.DEFINE_VR_RA TE(user_rate， cell ， thread， r， mole_weight ， species_mf， rate， rr_t)real s1 = species_mf0;real mw1 = mole_weight0;if (FLUID_T

44、HREAD_P(thread) && THREAD_V AR(thread) .fluid. porous)*rate = K1*s1/pow(1.+K2*s1),2.)/mw1;else*rate = 0.;函數(shù)名為user_rat0函數(shù)體中用if語句判斷是否處于多孔介質(zhì)區(qū)，僅在多 孔介質(zhì)區(qū)有化學反應。 返回變量值并調(diào)節(jié)參數(shù)下面的 UDF 定義的是swirl-velocity 的源項。#include “udf.h”#define OMEGA 50/* rotational speed of swirler */#define WEIGHT 1.e20/* we

45、ighting coefficients in linearized equation */DEFINE_SOURCE(user_swirl ， cell， thread， dS， eqn) real w_vel ， xND_ND ， y， source;CENTROID(x ， cell， thread); y = x1;w_vel = y*OMEGA; /* linear w_velocity at the cell */source = WEIGHT*(w_vel - C_WSWIRL(cell , thread);dSeqn = WEIGHT;return source;函數(shù)名為use

46、r_swirl,函數(shù)計算了變量source并且返回其值。函數(shù)的各項參 數(shù)的意義參見2.5.10。 調(diào)節(jié) FLUENT 變量下面的函數(shù)調(diào)節(jié)存貯于內(nèi)存的FLUENT 變量，函數(shù)定義了x 方向速度的邊界條件。#include “udf.h”DEFINE_PROFILE(inlet_x_velocity ， thread， position) real xND_ND;real y;face_t f;begin_f_loop(f ， thread) F_CENTROID(x ， f， thread);y = x1;F_PROFILE(f ， thread， position) = 20.

47、y*y/(.0745*.0745)*20;end_f_loop(f ， thread)函數(shù)的參數(shù)position是個數(shù)字標簽，標記每一步循環(huán)(loop)中被設置的變量。函數(shù)調(diào)節(jié)的FLUENT 變量F_PROFILE。72.98 讀寫data或case文件下面的函數(shù)介紹了如何讀寫靜態(tài)變量kount,如何計算靜態(tài)變量請參見4.6。#include “udf.h”int kount = 0; /* 定義靜態(tài)變量kount*/DEFINE_ADJUST(demo_calc ， domain) kount +;printf( “kount = %dn ”， kount)； DEFINE_RW_FILE(

48、writer ， fp)printf( Writing UDF data to data file n");fprintf(fp ， ”%d”， kount); /*將 kount 寫入 data 文件中 */ DEFINE_RW_FILE(writer ， fp)printf( Reading UDF data from data file n");fscanf(fp ， “%d”， &kount); /* 從數(shù)據(jù)文件中讀取kount 值 */上面有三個函數(shù)。如果迭代10次， 則 kount 值為10， 然后將當前值10 存貯到數(shù)據(jù)文件中，如果下次將 kount值

49、讀入FLUENT繼續(xù)運算，則kount將在10 的基礎上增加。我們可以存貯任意多的靜態(tài)變量，不過讀寫順序必須一致。7.2.10 解法器函數(shù)（Solver Functions ） 概述在很多情況下，UDF需要得到FLUENT解法器中的數(shù)據(jù)。例如：1 .所求解的變量及其導數(shù)（例如，速度，溫度等）；2 .網(wǎng)格和面幾何性質(zhì)（例如，面面積，網(wǎng)格體積，網(wǎng)格質(zhì)心坐標等）；3 .物質(zhì)的物理性質(zhì)（例如，密度，粘性系數(shù)，導熱系數(shù)等）。! 我們可以取出比熱，但是不能修改。我們可以利用下一節(jié)所列FLUENT提供的解法器函數(shù)，得到解法器中的數(shù) 據(jù)。這里所說的函數(shù)是從廣義上講的，因為其中包括函數(shù)和宏，只有

50、在源文件 appropriated中定義的才是真正的函數(shù)。! 如果使用的是Interpreted型的UDF ,則只能使用這些FLUENT提供的解法 器函數(shù)。解法器函數(shù)可以與C函數(shù)一起在函數(shù)體中混合使用。為方便起見，一些最 常用的C函數(shù)列在附錄B中。下面章節(jié)列出的函數(shù)中包括它們的參數(shù)，參數(shù)類型和返回值，還有對該函數(shù)說明的源文件。例如C_CENTROID（x , c, t）有三個參數(shù)：x, c和t,其中c和t為輸入?yún)?shù)，x為輸出參數(shù)，輸出網(wǎng)格 的坐標值。輔助幾何關系Name(Arguments)Argument TypeReturnsSourceC_NNODES(c, t) C_N

51、FACES(c, t) F NNODES(f, t)cell_t c, Thread *t cell_t c, Thread *t face t f, Thread *t網(wǎng)格節(jié)點數(shù) 網(wǎng)格面數(shù) 間節(jié)點數(shù)mem.h mem.h mem.h網(wǎng)格坐標與面積Name(Arguments)Argument TypeReturnsSourceC_CENTROID(x , c,t)real xND_ND , cell_t c, Thread *tx（網(wǎng)格坐標）metric.hF_CENTROID(x , f,t)real xND_ND, face_t f, Thread *tx（面坐標）met

52、ric.hF_AREA(A , f, t)AND_ND , face_t f, Thread *tA（面矢量）metric.hNV_MAG(A)AND_ND面矢量A大小metric.hC_VOLUME(c , t)cell_t c, Thread *t2D或3D網(wǎng)格體積；對稱體 網(wǎng)格體積/2冗metric.h 節(jié)點坐標與節(jié)點（網(wǎng)格）速度列表中的節(jié)點速度與移動網(wǎng)格模擬有關。Name(Arguments)Argument TypeReturnsSourceNODE_XnodeNode *node節(jié)點的x坐標metric.hNODE_YnodeNode *node節(jié)點的y坐標metr

53、ic.hNODE_ZnodeNode *node節(jié)點的z坐標metric.hNODE_GXnodeNode *node節(jié)點的x向速度mem.hNODE_GYnodeNode *node節(jié)點的y向速度mem.hNODE_GZnodeNode *node節(jié)點的z向速度mem.h面變量卜面列表中的函數(shù)只能在segregated solve前獲取，耦合計算時不能引用的Name(Arguments)Argument TypeReturnsSourceF_P(f, t)face_t f, Thread *t壓力mem.h(all)F_U(f, t)face_t f, Thread *tu速

54、度F_V(f, t)face_t f, Thread *tv速度F_W(f, t)face_t f, Thread *tw速度F_T(f, t)face_t f, Thread *t溫度F_H(f, t)face_t f, Thread *t始F_K(f, t)face_t f, Thread *t湍流動能F_D(f, t)face_t f, Thread *t湍流能量耗散系數(shù)F_YI(f, t, i)face_t f, Thread *t,組分質(zhì)量分數(shù)int iF_UDSI(f, t, i)face_t f, Thread *t,用戶自定義標量（iint i表示第幾個方程）F_UDMI(f , t, i)face_t f, Thread *t,用戶自定義內(nèi)存變int i量（i表小第幾個） 網(wǎng)格變量下面列表中的是網(wǎng)格變量，不像面變量，網(wǎng)格變量在耦合與非耦合計算中都 能獲取 （available in both the s