FLUENT UDF 教程

FLUENT UDF 教程第一章. 介绍本章简要地介绍了用户自定义函数(UDF)及其在Fluent中的用法。

在1.1到1.6节中我们会介绍一下什么是UDF；如何使用UDF，以及为什么要使用UDF，在1.7中将一步步的演示一个UDF例子。

1.1 什么是UDF？1.2 为什么要使用UDF？1.3 UDF的局限1.4 Fluent5到Fluent6 UDF的变化1.5 UDF基础1.6 解释和编译UDF的比较1.7一个step-by-stepUDF例子1.1什么是UDF？用户自定义函数，或UDF，是用户自编的程序，它可以动态的连接到Fluent求解器上来提高求解器性能。

用户自定义函数用C语言编写。

使用DEFINE宏来定义。

UDF中可使用标准C 语言的库函数，也可使用Fluent Inc.提供的预定义宏，通过这些预定义宏，可以获得Flu ent求解器得到的数据。

UDF使用时可以被当作解释函数或编译函数。

解释函数在运行时读入并解释。

而编译UDF则在编译时被嵌入共享库中并与Fluent连接。

解释UDF用起来简单，但是有源代码和速度方面的限制不足。

编译UDF执行起来较快，也没有源代码限制，但设置和使用较为麻烦。

1.2为什么要使用UDF？一般说来，任何一种软件都不可能满足每一个人的要求，FLUENT也一样，其标准界面及功能并不能满足每个用户的需要。

UDF正是为解决这种问题而来，使用它我们可以编写FLUEN T代码来满足不同用户的特殊需要。

当然，FLUENT的UDF并不是什么问题都可以解决的，在下面的章节中我们就会具体介绍一下FLUENT UDF的具体功能。

现在先简要介绍一下UDF的一些功能：定制边界条件，定义材料属性，定义表面和体积反应率，定义FLUENT输运方程中的源项，用户自定义标量输运方程（UDS）中的源项扩散率函数等等。

λ在每次迭代的基础上调节计算值λ方案的初始化λ（需要时）UDF的异步执行λ后处理功能的改善λFLUENT模型的改进（例如离散项模型，多项混合物模型，离散发射辐射模型）λ由上可以看出FLUENT UDF并不涉及到各种算法的改善，这不能不说是一个遗憾。

当然为了源代码的保密我们还是可以理解这样的做法的。

其实，如果这些代码能够部分开放，哪怕就一点点，我想FLUENT会像LINUX一样发展更为迅速，使用更为广泛。

遗憾的是，从目前来看，这只是一种幻想。

什么时候中国人可以出自己的精品？1.3 UDF的局限尽管UDF在FLUENT中有着广泛的用途，但是并非所有的情况都可以使用UDF。

UDF并不能访问所有的变量和FLUENT模型。

例如，它不能调节比热值；调节该值需要使用求解器的其它功能。

如果您不知道是否可以用UDF解决某个特定的问题，您可以求助您的技术支持。

1.4 Fluent5到Fluent6UDF的变化如果你有FLUENT5的UDF编程经验，请注意在FLUENT6种的下列变化：•FLUENT6中加入了大量的通用多相模型。

When one of these general multiphas e models is enabled, storage must be set aside for the mixture as well as the i ndividual phases. This functionality is manifested in the code through the use of additional thread and domain data structures. Consequently, some predefined macros have been added that allow access to data contained within mixture-level and phase-level domain and thread structures. See Section 3.11 for details on writing UDF for multiphase applications.If you have a FLUENT 5 UDF with an external domain declaration that you want to use in FLUENT 6, then the extern statement must be replaced by a call to the G et_Domain utility and assignment to a Domain pointer as shown below. The Fluent -provided utility, Get_Domain(1), returns the pointer to the mixture-level doma in. See Section 6.5.1 for more details on Get_Domain.Exampleextern Domain *domain;DEFINE_ON_DEMAND(my_udf){...}is to be replaced byDEFINE_ON_DEMAND(my_udf){Domain *domain;domain = Get_Domain(1);...}The macro C_VOF accesses volume fraction values from the FLUENT solver. C_VOF(c, pt) has two arguments, c and pt. c is the cell identifier. pt is the pointer t o the corresponding phase-level thread for the ith phase, where i is the phase_ domain_index. For example, C_VOF(c,pt) can be used to return the volume fractio n of the ith phase fluid at cell c. The pointer pt can also be retrieved using THREAD_SUB_THREAD, discussed in Section 6.5.4, using i as an argument.•For compiled UDF, the makefile called Makefile.udf that was provided i n previous FLUENT releases has been renamed to makefile.udf2. See Section 7.3.2 for more details.•For multiphase flow problems, you will need to supply your own user-de fined scalar flux function instead of using the default function provided by FL UENT.•DEFINE_PROPERTY is to be used to define UDF for particle or droplet di ameter for the mixture model, previously the Algebraic Slip Mixture Model (ASMM), instead of the DEFINE_DRIFT_DIAM macro.1.5 UDF基础• 1.5.1输运方程• 1.5.2单元（Cells）,面，区域（Zones）和线（Threads）• 1.5.3操作• 1.5.4求解器数据• 1.5.5运行1.5.1输运方程FLUENT 求解器建立在有限容积法的基础上，这种方法将计算域离散为有限数目的控制体或是单元。

网格单元是FLUENT 中基本的计算单元，这些单元的守恒特性必须保证。

也就是说普通输运方程，例如质量，动量，能量方程的积分形式可以应用到每个单元：(1.5.1)此处，是描述普通输运数量的变量（a general transportable quantity）,根据所求解的输运方程它可取不同的值。

下面是在输运方程中可求解的的子集。

Transport Equation Variable forcontinuity 1x momentum velocity ( u)y momentum velocity ( v)z momentum velocity ( w)energy enthalpy ( h)turbulent kinetic energy kturbulent dissipation ratespecies transport mass fraction of species ( Y i)守恒与否需要知道通过单元边界的通量。

因此，需计算出单元和面上的属性值（propertie s）。

1.5.2单元（Cells）,面，区域（Zones）和线（Threads）单元和单元面被组合为一些区域（zones），这些区域规定了计算域（例如，入口，出口，壁面）的物理组成（physical components）。

当用户使用FLUENT 中的UDF 时，用户的UDF 可调用流体区域或是边界区域的计算变量（solution variables）。

UDF需要获得适当的变量，比如说是区域参考（a zone reference）和单元ID，以便标定各个单元。

区域（A zone）是一群单元或单元面的集合，它可以由模型和区域的物理特征（比如入口，出口，壁面，流体区域）来标定。

例如，一些被指定为面域（a face zone）的单元面可以被指定为velocity-inlet 类型，由此，速度也就可指定了。

线（A thread）是FLUENT 数据结构的内部名称，可被用来指定一个区域。

Thread 结构可作为数据储存器来使用，这些数据对于它所表示的单元和面来说是公用的（The Thread structure acts as a containe r for data that is common to the group of cells or faces that it represents）。

1.5.3操作多数的UDF任务需要在一个线的所有单元和面上重复执行。

比如，定义一个自定义轮廓函数（a custom profile function）则会对一个面线上（in a face thread）的所有单元和面进行循环。