完整版Fluent流体UDF中文教程word板doc.docx
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完整版Fluent流体UDF中文教程word板doc
第四章DEFINE宏
本章介绍了Fluent公司所提供的预定义宏，我们需要用这些预定义宏来定义UDF。
在这里这些宏就是指DEFINE宏。
本章由如下几节组成：
∙4.1概述
∙4.2通用解算器DEFINE宏
∙4.3模型指定DEFINE宏
∙4.4多相DEFINE宏
∙4.5离散相模型DEFINE宏
4.1概述
DEFINE宏一般分为如下四类：
∙通用解算器
∙模型指定
∙多相
∙离散相模型（DPM）
对于本章所列出的每一个DEFINE宏，本章都提供了使用该宏的源代码的例子。
很多例子广泛的使用了其它章节讨论的宏，如解算器读取（第五章）和utilities（Chapter 6）。
需要注意的是，并不是本章所有的例子都是可以在FLUENT中执行的完整的函数。
这些例子只是演示一下如何使用宏。
除了离散相模型DEFINE宏之外的所有宏的定义都包含在udf.h文件中。
离散相模型DEFINE宏的定义包含在dpm.h文件中。
为了方便大家，所有的定义都列于附录A中。
其实udf.h头文件已经包含了dpm.h文件，所以在你的UDF源代码中就不必包含dpm.h文件了。
注意：
在你的源代码中，DEFINE宏的所有参变量必须在同一行，如果将DEFINE声明分为几行就会导致编译错误。
4.2通用解算器DEFINE宏
本节所介绍的DEFINE宏执行了FLUENT中模型相关的通用解算器函数。
表4.2.1提供了FLUENT中DEFINE宏，以及这些宏定义的功能和激活这些宏的面板的快速参考向导。
每一个DEFINE宏的定义都在udf.h头文件中，具体可以参考附录A。
∙DEFINE_ADJUST（4.2.1节）
∙DEFINE_INIT（4.2.2节）
∙DEFINE_ON_DEMAND（4.2.3节）
∙DEFINE_RW_FILE（4.2.4节）
表4.2.1：
通用解算器DEFINE宏的快速参考向导
功能
DEFINE宏
激活该宏的面板
处理变量
DEFINE_ADJUST
User-DefinedFunctionHooks
初始化变量
DEFINE_INIT
User-DefinedFunctionHooks
异步执行
DEFINE_ON_DEMAND
ExecuteOnDemand
读写变量到……
DEFINE_RW_FILE
User-DefinedFunctionHooks
Case和data文件
∙4.2.1DEFINE_ADJUST
∙4.2.2DEFINE_INIT
∙4.2.3DEFINE_ON_DEMAND
∙4.2.4DEFINE_RW_FILE
4.2.1DEFINE_ADJUST
功能和使用方法的介绍
DEFINE_ADJUST是一个用于调节和修改FLUENT变量的通用宏。
例如，你可以用DEFINE_ADJUST来修改流动变量（如：
速度，压力）并计算积分。
你可以用它来对某一标量在整个流场上积分，然后在该结果的基础上调节边界条件。
在每一步迭代中都可以执行用DEFINE_ADJUST定义的宏，并在解输运方程之前的每一步迭代中调用它。
参考图3.3.1和3.3.2for可以大致了解一下当DEFINE_ADJUST被调用时FLUENT解的过程
宏
DEFINE_ADJUST（name,d）
参变量类型
Domain*d
返回的功能
void
DEFINE_ADJUST有两个参变量：
name和d。
name是你所指定的UDF的名字。
当你的UDF编译并连接时，你的FLUENT图形用户界面就会显示这个名字，此时你就可以选择它了。
d是FLUENT解算器传给你的UDF的变量。
D是一个指向区域的指针，调节函数被应用于这个区域上。
区域变量提供了存取网格中所有单元和表面的线程。
对于多相流，由解算器传给函数的区域指针是混合层区域指针。
DEFINE_ADJUST函数不返回任何值给解算器。
例子1
下面的UDF名字是adjust，它使用DEFINE_ADJUST对湍流耗散在整个区域上积分。
然后这个值会打印在控制台窗口中。
每一步迭代都会调用这个UDF。
它可以作为解释程序或者编译后的UDF在FLUENT中执行。
/*******************************************************************/
/*积分湍流耗散并将其打印到控制台窗口的UDF*/
/********************************************************************/
#include"udf.h"
DEFINE_ADJUST（my_adjust,d）
{
Thread*t;
/*Integratedissipation.*/
realsum_diss=0.;
cell_tc;
thread_loop_c（t,d）
{
begin_c_loop（c,t）
sum_diss+=C_D（c,t）*
C_VOLUME（c,t）;
end_c_loop（c,t）
}
printf（"Volumeintegralofturbulentdissipation:
%g\n",sum_diss）;
}
例子：
2
下面UDF的名字是adjust_fcn，它用DEFINE_ADJUST指定了某一自定义标量是另一自定义标量的梯度的函数。
该函数在每一次迭代中都会被调用。
它可以作为编译后的UDF在FLUENT中执行。
/********************************************************************/
/*UDFfordefininguser-definedscalarsandtheirgradients*/
/********************************************************************/
#include"udf.h"
DEFINE_ADJUST（adjust_fcn,d）
{
Thread*t;
cell_tc;
realK_EL=1.0;
/*Donothingifgradientisn'tallocatedyet.*/
if（!
Data_Valid_P（））
return;
thread_loop_c（t,d）
{
if（FLUID_THREAD_P（t））
{
begin_c_loop_all（c,t）
{
C_UDSI（c,t,1）+=K_EL*NV_MAG2（C_UDSI_G（c,t,0））*C_VOLUME（c,t）;
}
end_c_loop_all（c,t）
}
}
}
ActivatinganAdjustUDFinFLUENT
在为adjustUDF的源代码进行编译和连接之后，你可以在FLUENT中的User-DefinedFunctionHooks面板激活这个函数。
更详细的内容请参阅8.1.1节。
4.2.2DEFINE_INIT
功能和使用方法的介绍
你可以用DEFINE_INIT宏来定义一组解的初始值。
DEFINE_INIT完成和修补一样的功能，只是它以另一种方式——UDF来完成。
每一次初始化时DEFINE_INIT函数都会被执行一次，并在解算器完成默认的初始化之后立即被调用。
因为它是在流场初始化之后被调用的，所以它最常用于设定流动变量的初值。
参考图3.3.1和3.3.2关于FLUENT解过程的介绍可以看出什么时候调用DEFINE_INIT函数。
Macro:
DEFINE_INIT（name,d）
Argumenttypes:
Domain*d
Functionreturns:
void
DEFINE_INIT有两个参变量：
name和d。
name是你所指定的UDF的名字。
当你的UDF编译并连接时，你的FLUENT图形用户界面就会显示这个名字，此时你就可以选择它了。
d是FLUENT解算器传给你的UDF的变量。
disapointertothedomainoverwhichtheinitializationfunctionistobeapplied.Thedomainargumentprovidesaccesstoallcellandfacethreadsinthemesh.Formultiphaseflows,thedomainpointerthatispassedtothefunctionbythesolveristhemixture-leveldomainpointer.ADEFINE_INITfunctiondoesnotreturnavaluetothesolver.
例子
下面的UDF名字是my_init_func，它在某一个解中初始化了流动变量。
在解过程开始时它被执行了一次。
它可以作为解释程序或者编译后的UDF在FLUENT中执行。
/*******************************************************************/
/*UDFforinitializingflowfieldvariables*/
/***********************************************************************/
#include"udf.h"
DEFINE_INIT（my_init_function,domain）
{
cell_tc;
Thread*t;
realxc[ND_ND];
/*loopoverallcellthreadsinthedomain*/
thread_loop_c（t,domain）
{
/*loopoverallcells*/
begin_c_loop_all（c,t）
{
C_CENTROID（xc,c,t）;
if（sqrt（ND_SUM（pow（xc[0]-0.5,2.）,
pow（xc[1]-0.5,2.）,
pow（xc[2]-0.5,2.）））<0.25）
C_T（c,t）=400.;
else
C_T（c,t）=300.;
}
end_c_loop_all（c,t）
}
}
ThemacroND_SUM（a,b,c）thatisusedintheUDFcomputesthesumofthefirsttwoarguments（2D）orallthreearguments（3D）.Itisusefulforwritingfunctionsinvolvingvectoroperationssothatthesamefunctioncanbeusedfor2Dand3D.Fora2Dcase,thethirdargumentisignored.SeeChapter 5foradescriptionofpredefinedsolveraccessmacros（e.g.,C_CENTROID）andChapter 6forutilitymacros（e.g.,ND_SUM）.
ActivatinganInitializationUDFinFLUENT
编译并连接UDF源代码之后。
youcanactivatethefunctionintheUser-DefinedFunctionHookspanelinFLUENT.SeeSection 8.1.2formoredetails.
4.2.3DEFINE_ON_DEMAND
功能和使用方法的介绍
你可以使用DEFINE_ON_DEMANDmacrotodefineaUDFtoexecuteondemandinFLUENT,ratherthanhavingFLUENTcallitautomaticallyduringthecalculation.YourUDFwillbeexecutedimmediately,onceitisactivated,butitisnotaccessiblewhilethesolverisiterating.NotethatthedomainpointerdisnotexplicitlypassedasanargumenttoDEFINE_ON_DEMAND.Therefore,ifyouwanttousethedomainvariableinyouron-demandfunction,youwillneedtofirstretrieveitusingtheGet_DomainutilityprovidedbyFluent（shownin例子：
below）.SeeSection 6.5.1fordetailsonGet_Domain.
Macro:
DEFINE_ON_DEMAND（name）
Argumenttypes:
none
Functionreturns:
void
ThereisonlyoneargumenttoDEFINE_ON_DEMAND:
name.nameisthenameoftheUDF,specifiedbyyou.当你的UDF编译和连接时，你为函数所选择的名字会在FLUENT图形用户界面中变得可见，且可被选择。
ADEFINE_ON_DEMANDfunctiondoesnotreturnavaluetothesolver.
例子：
下面的UDF名字为demand_calc，计算并打印出当前数据场的最小、最大和平均温度。
Itthencomputesatemperaturefunction
andstoresitinuser-definedmemorylocation0（whichisallocatedasdescribedinSection 6.7）.OnceyouexecutetheUDF（asdescribedinSection 8.1.3）,thefieldvaluesforf（T）willbeavailableinthedrop-downlistsinpostprocessingpanelsinFLUENT.Youcanselectthisfieldbychoosingudm-0intheUserDefinedMemory...category.IfyouwriteadatafileafterexecutingtheUDF,theuser-definedmemoryfieldwillbesavedtothedatafile.TheUDFcanbeexecutedasaninterpretedorcompiledUDFinFLUENT.
/**********************************************************************/
/*UDFtocalculatetemperaturefieldfunctionandstorein*/
/*user-definedmemory.Alsoprintmin,max,avgtemperatures.*/
/**********************************************************************/
#include"udf.h"
DEFINE_ON_DEMAND（on_demand_calc）
Domain*d;/*declaredomainpointersinceitisnotpasseda*/
/*argumenttoDEFINEmacro*/
{
realtavg=0.;
realtmax=0.;
realtmin=0.;
realtemp,volume,vol_tot;
Thread*t;
cell_tc;
d=Get_Domain
（1）;/*GetthedomainusingFluentutility*/
/*Loopoverallcellthreadsinthedomain*/
thread_loop_c（t,d）
{
/*Computemax,min,volume-averagedtemperature*/
/*Loopoverallcells*/
begin_c_loop（c,t）
{
volume=C_VOLUME（c,t）;/*getcellvolume*/
temp=C_T（c,t）;/*getcelltemperature*/
if（tempif（temp>tmax||tmax==0.）tmax=temp;
vol_tot+=volume;
tavg+=temp*volume;
}
end_c_loop（c,t）
tavg/=vol_tot;
printf（"\nTmin=%gTmax=%gTavg=%g\n",tmin,tmax,tavg）;
/*Computetemperaturefunctionandstoreinuser-definedmemory*/
/*（locationindex0）*/
begin_c_loop（c,t）
{
temp=C_T（c,t）;
C_UDMI（c,t,0）=（temp-tmin）/（tmax-tmin）;
}
end_c_loop（c,t）
}
}
Get_Domainisamacrothatretrievesthepointertoadomain.ItisnecessarytogetthedomainpointerusingthismacrosinceitisnotexplicitlypassedasanargumenttoDEFINE_ON_DEMAND.Thefunction,namedon_demand_calc,doesnottakeanyexplicitarguments.Withinthefunctionbody,thevariablesthataretobeusedbythefunctionaredefinedandinitializedfirst.Followingthevariabledeclarations,aloopingmacroisusedtoloopovereachcellthreadinthedomain.Withinthatloopanotherloopisusedtoloopoverallthecells.Withintheinnerloop,thetotalvolumeandtheminimum,maximum,andvolume-averagedtemperaturearecomputed.ThesecomputedvaluesareprintedtotheFLUENTconsole.Thenasecondloopovereachcellisusedtocomputethefunctionf（T）andstoreitinuser-definedmemorylocation0.RefertoChapter 5foradescriptionofpredefinedsolveraccessmacros（e.g.,C_T）andChapter 6forutilitymacros（e.g.,begin_c_loop）.
ActivatinganOn-DemandUDFinFLUENT
Afteryouhavecompiledandlinkedthesourcecodeforyouron-demandUDF,youcanactivatethefunctionintheExecuteOnDemandpanelinFLUENT.SeeSection 8.1.3formoredetails.
4.2.4DEFINE_RW_FILE
功能和使用方法的介绍
你可以使用DEFINE_RW_FILEmacrotodefinecustomizedinformationthatyouwanttobewrittentoacaseordatafile,orreadfromacaseordatafile.Youcansaveandrestorecustomvariablesofanydatatypes（e.g.,integer,real,Boolean,structure）usingDEFINE_RW_FILE.Itisoftenusefultosavedynamicinformation（e.g.,numberofoccurrencesinconditionalsampling）whileyoursolutionisbeingcalculated,whichisanotheruseofthisfunction.Notethatthereadorderandthewriteordermustbethesamewhenyouusethisfunction.
Macro:
DEFINE_RW_FILE（na
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