Fluent中的UDF详细中文教程(9)

第九章
本章扼要介绍了FLUENT中用户自定义标量及它们的用法。

•9.1 介绍
•9.2 理论
•9.3 UDS的定义，求解，后处理
9.1 介绍
FLUENT可以用求解诸如质量组分之类标量方程的相同方法来求解任意的用户自定义标量 (UDS)。

在某些类型的应用中，如燃烧模拟或是等离子增强表面反应（plasma-enhanced surface reaction）的模拟中，还需引入新的标量输运方程。

用户自定义标量可被用于磁流体动力(MHD)模拟中。

在MHD中，导电流体（conducting fluid）的流体将会产生磁场，此磁场可以用户自定义标量来求解。

磁场造成的对流体的阻尼（a resistance to the flow），可用用户自定义的源项来模拟。

书中4.3.12和4.3.13介绍了用 UDFs来定义标量输运方程的例子。

to customize scalar transport equations.
9.2 理论
对于一个任意的标量， FLUENT 可求解方程
(9.2.1)
此处 和 是用户为N 个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。

对于稳态的情况，根据计算对流通量的方法的不同，FLUENT 可求解以下的三种方程之一：
•如果对流通量不用计算，则FLUENT 可解方程
(9.2.2)
此处 和 是用户为N 个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。

•如果以质量流率来计算对流通量，FLUENT可解方程
(9.2.3)
•如果选择一个用户自定义函数来计算对流通量，FLUENT可解方程
(9.2.4)
此处 是用户定义的流率。

!! 在FLUENT中，用户自定义函数只可在流体区域内求解，而不能在固体区域内求解。

9.3 UDS的定义，求解，后处理
定义，求解，后处理用户自定义标量的步骤概括如下。

注意UDFs 在多相流体和单项流体中应用的重要不同在于，如果是单相的情况（an individual phase）， 用户需要提供用户自定义的标量通量函数。

这是因为缺省的用户自定义标量通量函数是在混合物区域（the mixture domain）上定义的，如果用户在单相流体中使用它将会导致质量不平衡。

用户需要确保自定义的通量函数UDF 可提供给求解器适当的各相值（phase values）。

应用于用户自定义标量(UDS)的DEFINE 宏见4.3.12和4.3.13 。

1. 在User-Defined Scalars panel (Figure9.3.1)中选择标量数目
Define User-Defined Scalars...
!! 用户自定义的标量输运方程数目最大为50。

Figure 9.3.1: The User-Defined Scalars Panel
2. 选项Flux Function有none, mass flow rate, 或a user-defined function。

用户自定义标量通量函数（User-defined scalar flux functions）用DEFINE_UDS_FLUX宏(见4.
3.12)来定义。

所有已被定义的用户自
定义函数将会出现在Flux Function列表中。

通量函数决定了对流通量怎样计算，以及FLUENT求解哪一类的UDS方程。

选择none, mass flow rate, 或是用户自定义函数将会使FLUENT分别求解方程9.2-2，9.2-3或9.2-4。

!! 用户选定Flux Function将适用于所有UDS的Flux
Function 。

如果用户有多个UDS的 Flux Function,所有对流
通量的计算将以同一方式进行 。

如果用户选择的是用户自定义
函数，计算将包括所有的UDS的通量函数。

3. 选定Unsteady Function为none, default,或是用户自定义函数(所有已被定义的用户自定义函数将会出现在Unsteady Function列表中) 。

选择none为稳定状态的求解，如果用户需要求解方程中的时间项9.2-1则需选择default, 选择user-defined则可使用户定义的UDF调用DEFINE_UDS_UNSTEADY宏。

详情请见
4.3.13。

4. 为UDS 选定在所有壁面上，入口处，出口处的边界条件。

用户可为每个标量定义一个特定值或是特定的通量。

Define Boundary Conditions...
(a) 在User Defined Scalar Boundary Condition下(如
Figure9.3.2), 在与每个标量相邻的下拉列表中选择Specified Flux或是Specified Value。

Figure 9.3.2: The Velocity Inlet Panel with Inputs for a
User-Defined Scalar
(b) 在User Defined Scalar Boundary Value中, 为每个用户自定义函数输入一个常数值或是一个用户自定义函数。

如果用户选择了Specified Flux,用户输入的将是边界的通量值（例如方程9.2-2左边括号中的负项点乘，此处垂直于该边界。

如果用
户选择Specified Value，用户输入的则是标量本身在边界的值。

5. 如果UDS方程中含有源项，在需激活Fluid面板里的Source Terms选项，且将此标量的源项设置为一常数值或是用户自定义函数（见Figure9.3.3）。

如果用户选择源项为用户自定义函数，用户函数
必须计算源项S和它的导数。

Define Boundary Conditions...
Figure 9.3.3: The Fluid Panel with Inputs for Source Terms for a
User-Defined Scalar
6. 设置方案参数（solution parameters），为每个UDS指定初始值（如
同别的标量输运方程），然后计算。

7. 使用普通的后处理工具来检查结果。

在每个后处理面板中，场变量列表中都将包含User Defined Scalars...，其中包含每个UDS的值和它的扩散系数(方程9.2-1，9.2-2，9.2-3或9.2-4中的): •Scalar-n
•Diffusion Coef. of Scalar-n
10.5 提供了一些用户自定义标量输运方程的例子。

第九章
本章扼要介绍了FLUENT中用户自定义标量及它们的用法。

•9.1 介绍
•9.2 理论
•9.3 UDS的定义，求解，后处理
9.1 介绍
FLUENT可以用求解诸如质量组分之类标量方程的相同方法来求解任意的用户自定义标量 (UDS)。

在某些类型的应用中，如燃烧模拟或是等离子增强表面反应（plasma-enhanced surface reaction）的模拟中，还需引入新的标量输运方程。

用户自定义标量可被用于磁流体动力(MHD)模拟中。

在MHD中，导电流体（conducting fluid）的流体
将会产生磁场，此磁场可以用户自定义标量来求解。

磁场造成的对流体的阻尼（a resistance to the flow），可用用户自定义的源项来模拟。

书中4.3.12和4.3.13介绍了用 UDFs来定义标量输运方程的例子。

to customize scalar transport equations.
9.2 理论
对于一个任意的标量， FLUENT 可求解方程
(9.2.1)
此处 和 是用户为N 个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。

对于稳态的情况，根据计算对流通量的方法的不同，FLUENT 可求解以下的三种方程之一：
•如果对流通量不用计算，则FLUENT 可解方程
(9.2.2)
此处 和 是用户为N 个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。

•如果以质量流率来计算对流通量，FLUENT可解方程
(9.2.3)
•如果选择一个用户自定义函数来计算对流通量，FLUENT可解方程
(9.2.4)
此处 是用户定义的流率。

!! 在FLUENT中，用户自定义函数只可在流体区域内求解，而不能在固体区域内求解。

9.3 UDS的定义，求解，后处理
定义，求解，后处理用户自定义标量的步骤概括如下。

注意UDFs 在多相流体和单项流体中应用的重要不同在于，如果是单相的情况（an individual phase）， 用户需要提供用户自定义的标量通量函数。

这是因为缺省的用户自定义标量通量函数是在混合物区域（the mixture domain）上定义的，如果用户在单相流体中使用它将会导致质量不平衡。

用户需要确保自定义的通量函数UDF 可提供给求解器适当的各相值（phase values）。

应用于用户自定义标量(UDS)的DEFINE 宏见4.3.12和4.3.13 。

1. 在User-Defined Scalars panel (Figure9.3.1)中选择标量数目
Define User-Defined Scalars...
!! 用户自定义的标量输运方程数目最大为50。

Figure 9.3.1: The User-Defined Scalars Panel
2. 选项Flux Function有none, mass flow rate, 或a user-defined function。

用户自定义标量通量函数（User-defined scalar flux functions）用DEFINE_UDS_FLUX宏(见4.
3.12)来定义。

所有已被定义的用户自定义函数将会出现在Flux Function列表中。

通量函数决定了对流通量怎样计算，以及FLUENT求解哪一类的UDS方程。

选择none, mass flow rate, 或是用户自定义函数将会使FLUENT分别求解方程9.2-2，9.2-3或9.2-4。

!! 用户选定Flux Function将适用于所有UDS的Flux
Function 。

如果用户有多个UDS的 Flux Function,所有对流
通量的计算将以同一方式进行 。

如果用户选择的是用户自定义
函数，计算将包括所有的UDS的通量函数。

3. 选定Unsteady Function为none, default,或是用户自定义函数(所有已被定义的用户自定义函数将会出现在Unsteady Function列表中) 。

选择none为稳定状态的求解，如果用户需要求解方程中的时
间项9.2-1则需选择default, 选择user-defined则可使用户定义的UDF调用DEFINE_UDS_UNSTEADY宏。

详情请见4.3.13。

4. 为UDS 选定在所有壁面上，入口处，出口处的边界条件。

用户可为每个标量定义一个特定值或是特定的通量。

Define Boundary Conditions...
(a) 在User Defined Scalar Boundary Condition下(如
Figure9.3.2), 在与每个标量相邻的下拉列表中选择Specified Flux或是Specified Value。

Figure 9.3.2: The Velocity Inlet Panel with Inputs for a
User-Defined Scalar
(b) 在User Defined Scalar Boundary Value中, 为每个用户自
定义函数输入一个常数值或是一个用户自定义函数。

如果用户
选择了Specified Flux,用户输入的将是边界的通量值（例如方程
9.2-2左边括号中的负项点乘，此处垂直于该边界。

如果用
户选择Specified Value，用户输入的则是标量本身在边界的值。

5. 如果UDS方程中含有源项，在需激活Fluid面板里的Source
Terms选项，且将此标量的源项设置为一常数值或是用户自定义函数（见Figure9.3.3）。

如果用户选择源项为用户自定义函数，用户函数
必须计算源项S和它的导数。

Define Boundary Conditions...
Figure 9.3.3: The Fluid Panel with Inputs for Source Terms for a
User-Defined Scalar
6. 设置方案参数（solution parameters），为每个UDS指定初始值（如同别的标量输运方程），然后计算。

7. 使用普通的后处理工具来检查结果。

在每个后处理面板中，场变
量列表中都将包含User Defined Scalars...，其中包含每个UDS的值和它的扩散系数(方程9.2-1，9.2-2，9.2-3或9.2-4中的): •Scalar-n
•Diffusion Coef. of Scalar-n
10.5 提供了一些用户自定义标量输运方程的例子。