Fluent中的UDF详细中文教程(7)
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。
2024版年度FluentUDF教程详细全面适合初学者
初学者CONTENTS •FluentUDF简介与背景•编程环境与工具准备•UDF基础知识讲解•Fluent中UDF应用实践•性能优化与调试技巧•拓展应用与前沿进展FluentUDF 简介与背景01FluentUDF(User-Defined Function)是用户自定义函数,允许用户扩展和定制Fluent软件的功能。
FluentUDF可以用于定义边界条件、材料属性、源项、输运方程等,以满足特定问题的需求。
通过FluentUDF,用户可以将自己的数学模型和算法集成到Fluent中,实现更高级别的模拟和分析。
010203 FluentUDF定义及作用Fluent计算流体力学基础Fluent是一款基于有限体积法的计算流体力学软件,用于模拟和分析流体流动、传热、化学反应等物理现象。
Fluent提供了丰富的物理模型、数值方法和求解器,可应用于多种领域,如航空、汽车、能源、生物等。
Fluent的计算流程包括前处理、求解和后处理三个阶段,其中前处理用于建立几何模型、划分网格和设置边界条件,求解用于进行数值计算,后处理用于结果可视化和数据分析。
UDF可以扩展Fluent的标准功能,使其能够处理更复杂的物理现象和数学模型。
UDF可以提高模拟的准确性和精度,通过自定义边界条件、源项等,更好地描述实际问题的特性。
UDF还可以加速模拟过程,通过优化算法和并行计算等技术,提高计算效率。
UDF在Fluent中重要性学习FluentUDF可以深入理解Fluent软件的内部机制和计算原理,有助于更好地掌握该软件。
通过学习FluentUDF,可以培养编程思维和解决问题的能力,为未来的科学研究和工程实践打下基础。
FluentUDF是Fluent的高级功能之一,掌握它可以提高求职竞争力,拓宽职业发展道路。
FluentUDF具有很强的实用性和通用性,掌握它可以为解决实际工程问题提供有力工具。
9字9字9字9字初学者为何选择学习FluentUDF编程环境与工具准备02Fluent软件安装与配置要求操作系统兼容性确保操作系统与Fluent软件版本兼容,如Windows、Linux等。
FLUENT入门07UDF
简介
什么是UDF?
– UDF 是用户自己用C语言写的一个函数,可以和FLUENT动态链接
• 标准C 函数
▪ 三角函数,指数,控制块,Do循环,文件读入/输出等
• 预定义宏
▪ 允许获得流场变量,材料属性,单元几何信息及其他
为什么使用 UDFs?
– 标准的界面不能编程模拟所有需求:
• 定制边界条件,源项,反应速率,材料属性等 • 定制物理模型 • 用户提供的模型方程 • 调整函数 • 执行和需求函数 • 初始化
Header file “udf.h” must be included at the top of the program by the #include command
#include "udf.h" DEFINE_PROFILE(x_velocity,thread,nv) { float x[3]; /* an array for the coordinates */ float y; face_t f; /* f is a face thread index */
可以在运行窗口中改变速度分布的更新间隔(默认为1)
– 这个设置控制了流场多久(迭代或时间步)更新一次
Fluent中的UDF详细中文教程(7)
Fluent中的UDF详细中文教程(7)第七章 UDF的编译与链接编写好UDF件(详见第三章)后,接下来则准备编译(或链接)它。
在7.2或7.3节中指导将用户编写好的UDF如何解释、编译成为共享目标库的UDF。
_ 第 7.1 节: 介绍_ 第 7.2 节: 解释 UDF_ 第 7.3 节: 编译 UDF7.1 介绍解释的UDF和编译的UDF其源码产生途径及编译过程产生的结果代码是不同的。
编译后的UDF由C语言系统的编译器编译成本地目标码。
这一过程须在FLUENT运行前完成。
在FLUENT运行时会执行存放于共享库里的目标码,这一过程称为“动态装载”。
另一方面,解释的UDF被编译成与体系结构无关的中间代码或伪码。
这一代码调用时是在内部模拟器或解释器上运行。
与体系结构无关的代码牺牲了程序性能,但其UDF可易于共享在不同的结构体系之间,即操作系统和FLUENT版本中。
如果执行速度是所关心的,UDF 文件可以不用修改直接在编译模式里运行。
为了区别这种不同,在FLUENT中解释UDF和编译UDF的控制面板其形式是不同的。
解释UDF的控制面板里有个“Compile按钮”,当点击“Compile按钮”时会实时编译源码。
编译UDF的控制面板里有个“Open 按钮”,当点击“Open按钮” 时会“打开”或连接目标代码库运行FLUENT(此时在运行FLUENT之前需要编译好目标码)。
当FLUENT程序运行中链接一个已编译好的UDF库时,和该共享库相关的东西都被存放到case文件中。
因此,只要读取case文件,这个库会自动地链接到FLUENT处理过程。
同样地,一个已经经过解释的UDF文件在运行时刻被编译,用户自定义的C函数的名称与内容将会被存放到用户的case文件中。
只要读取这个case文件,这些函数会被自动编译。
注:已编译的UDF所用到的目标代码库必须适用于当前所使用的计算机体系结构、操作系统以及FLUENT软件的可执行版本。
fluent之UDF文件的操作
fluent之UDF⽂件的操作
下⽂转⾃沙场醉客之博客:
可⽤txt⽂件进⾏UDF编程,之后将⽂件改为.c⽂件。
(也可⽤VC编程,保存为.c⽂件)
将程序导⼊到Fluent中利⽤编译功能,具体操作
在 fluent中的Define -> Use-Defined -> Compiled 打开之后,选择source files下⾯的Add...,找到编写好的.c⽂件打开,点击Build,就会⽣成⼀个以liberary name命名的⽂件夹,编译好的资料就放在这个⽂件夹⾥⾯,最后点击load就会将编译好的内容导⼊到Fluent中,这样你在有UDF选项的下拉菜单中就会看到你编好的程序名称。
利⽤UDF编程和C语⾔编程很相似,所以最好知道⼀些C语⾔编程的基础,再掌握⼀些Fluent的UDF固有的⼀些命令,基本上⼀些简单的程序就都没问题了。
用户自定义函数UDF中文详细讲解
局部变量
局部变量只用于单一的函数中。当函数调用
时,就被创建了,函数返回之后,这个变量 就不存在了,局部变量在函数内部(大括号 内 ) 声 明 。 在 下 面 的 例 子 中 , mu_lam 和 temp是局部变量。
DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity, cell, thread) { real mu_lam; real temp = C_T(cell, thread); if (temp > 288.) mu_lam = 5.5e-3; else if (temp > 286.)
DEFINE_PROPERTY 返 回一个 udf.h 中指定的 real 数据类型。两个 real 变量 传入函数:通过函数计算 层 流 粘 度 mu_lam 的 值 , 其是温度 C_T(cell,thread) 的函数。根据单元体温度, 计 算 出 mu_lam , 在 函 数 结 尾 , mu_lam 值 被 返 回 。
用户自定义函数UDF
中文讲解
用户自定义函数
用户自定义函数或UDF
是用户自编的程序它 可以被动态的连接到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UDFs 中可使用标准C 语言的库函数也可使用预定义宏Fluent Inc.提 供通过这些预定义宏可以获得Fluent 求解器 得到的数据
边界条件 材料性质 表面与体积反应速率 输运方程源项 用户标量输运方程(UDS) 调节每次迭代值 初始化流场 异步执行 后处理改善 模型改进(离散项模型,多相混合物模型,辐 射模型等)
UDF举例
上壁面温度 绝 热 壁 面 温度: 315K 300K 绝 热 壁 面
ansysfluent官方培训教程07udf
ansysfluent官方培训教程07udf一、教学内容本节课我们将学习Ansys Fluent官方培训教程的第七部分,主要内容包括UDF(UserDefined Functions)的入门和使用。
通过本节课的学习,学生将掌握如何使用UDF自定义边界条件、修改流场变量以及实现更复杂的功能。
二、教学目标1. 了解UDF的概念和作用;2. 学会使用UDF自定义边界条件;3. 掌握通过UDF修改流场变量的方法;4. 能够运用UDF实现简单的人工天气变化。
三、教学难点与重点重点:UDF的概念和作用、UDF的基本语法和使用方法。
难点:通过UDF修改流场变量、实现复杂功能。
四、教具与学具准备1. 电脑;2. Ansys Fluent软件;3. UDF示例文件;4. 教学PPT。
五、教学过程1. 实践情景引入:讲解通过UDF实现边界条件修改的实例,让学生了解UDF的作用和基本使用方法。
2. 知识讲解:详细讲解UDF的概念、基本语法和使用方法,让学生理解如何通过UDF实现自定义功能。
3. 例题讲解:分析并讲解UDF示例文件,让学生学会如何编写和应用UDF。
4. 随堂练习:让学生自行尝试修改示例UDF文件,观察修改后的流场变化,巩固所学知识。
5. 课堂讨论:引导学生探讨如何利用UDF实现更复杂的功能,如人工天气变化。
六、板书设计板书设计如下:1. UDF概念和作用2. UDF基本语法3. UDF使用方法4. UDF实现边界条件修改5. UDF实现流场变量修改6. UDF实现复杂功能示例七、作业设计1. 请用UDF实现一个自定义边界条件,并观察流场变化。
答案:自定义一个速度边界条件,使得入口速度为某一固定值。
2. 请用UDF修改流场中的某一变量,并观察变化。
答案:通过UDF修改流场中的密度值,使得某一区域密度增加。
3. 请尝试利用UDF实现一个简单的人工天气变化模型。
答案:通过UDF修改温度场,实现温度随时间的变化,模拟气温变化。
Fluent用户自定义函数(UDF)VC++环境变量配置详细步骤
Fluent用户自定义函数(UDF)VC++环境变量配置详细步骤(一)操作环境:
操作系统版本:WIN7旗舰版Service Pack 1
系统类型:64位操作系统
Fluent版本:6.3.26
VC++版本:6.0
(二)操作步骤:
(1)正确安装Fluent6.3.26和VC++6.0。
(2)鼠标右键单击“计算机”,选择“属性”选项,打开“系统”窗口,点击窗口左侧“高级系统设置”,打开“系统属性”设置面板。
(3)在“系统属性”设置面板中,点击“环境变量”按钮,打开“环境变量”设置面板。
打开“新建用户变量”对话框,开始创建环境变量。
(5)在本案例中要设置三个用户变量,分别是include、lib和path变量。
首先在“变量名”中输入“include”作为变量名,然后打开VC++6.0的安装目录,单击地址栏,使之进入可编辑状态,将路径复制到“变量值”中,单击“确定”,include变量就设置好了。
按照同样的方法设置lib变量和path变量,设置好的变量如下图所示:
未进行环境变量配置前,Fluent控制台可能显示的信息如下:
环境变量配置成功后Fluent控制台显示信息如下:。
2024版ansysfluent官方培训教程07udf
选择合适的编程工 具
可以使用任何支持C语言的编程 工具来编写UDF程序,如 Microsoft Visual Studio、 Code:Blocks等。根据实际需求 选择合适的编程工具进行安装和 配置。
03
编写简单的UDF程 序
在了解基本语法和编程规范后, 可以尝试编写一个简单的UDF程 序,如计算流场中某点的速度大 小。在编写过程中,需要注意代 码的规范性和可读性。
2024/1/26
3
UDF定义及作用
01
UDF(User-Defined Function) 是用户自定义函数,允许用户在 ANSYS Fluent中编写自己的代 码来解决特定问题。
02
UDF可以用于定义边界条件、物 性参数、源项、控制方程等,扩 展了ANSYS Fluent的功能和灵 活性。
03
switch-case等,用于实现条 件判断。
循环结构包括for循环、while 循环和do-while循环,用于实 现重复执行某段代码的功能。
2024/1/26
在使用控制语句和循环结构时, 需要注意语法格式和正确使用 大括号({})来定义代码块。
13
UDF常用函数库介绍
数学函数库包含了常见的数学运算函数,如sin、 cos、sqrt等。
2024/1/26
不收敛问题
调整求解器设置、改进网格质量或调整边界条件,以提高求解收敛性。
21
性能优化建议
优化算法
选择更高效的算法和数据结构,减少计算量 和内存占用。
并行计算
利用ANSYS Fluent的并行功能,加速UDF 的计算过程。
2024/1/26
减少I/O操作
减少不必要的文件读写操作,以提高程序运 行效率。
fluent udf使用自定义场函数
fluent udf使用自定义场函数
在ANSYS Fluent中,用户自定义函数(User-Defined Functions, UDFs)是一种强大的工具,允许用户自定义和扩展Fluent的功能。
如果你想使用自定义场函数,可以通过编写UDF来实现。
以下是一个简单的步骤说明如何使用UDF来定义一个自定义场函数:
1.确定需求:首先明确你想要定义的场函数的性质和行为。
例如,
你可能想定义一个自定义的速度场、压力场或其他物理场。
2.编写UDF:使用C语言(或其他支持的语言)编写UDF。
UDF需
要遵循特定的接口和语法。
你可以查阅ANSYS Fluent的官方文档,了解如何编写UDF。
3.编译UDF:将编写的UDF文件编译成动态链接库(DLL)文件,以
便Fluent可以加载和使用它。
4.加载UDF:在Fluent中加载编译的UDF DLL文件。
这通常需要在
启动Fluent之前或通过特定的命令在Fluent中加载DLL文件。
5.定义和使用场函数:一旦UDF被加载,你可以在Fluent的模型中
定义和使用这个自定义场函数。
例如,你可以在域设置、材料属性或其他需要这个场函数的上下文中引用它。
6.运行和验证:运行Fluent模拟,并验证自定义场函数的正确性和
有效性。
需要注意的是,使用UDF开发自定义场函数需要一定的编程和
数值模拟经验。
务必确保你的UDF是正确的、有效的,并遵循Fluent 的规范和最佳实践。
此外,由于UDF具有很高的灵活性,因此在使用它们时要小心,确保不会引入错误或不稳定因素。
Fluent用户自定义函数(UDF)VC++环境变量配置详细步骤
Fluent用户自定义函数(UDF)VC++环境变量配置详细步骤(一)操作环境:
操作系统版本:WIN7旗舰版Service Pack 1
系统类型:64位操作系统
Fluent版本:6.3.26
VC++版本:6.0
(二)操作步骤:
(1)正确安装Fluent6.3.26和VC++6.0。
(2)鼠标右键单击“计算机”,选择“属性”选项,打开“系统”窗口,点击窗口左侧“高级系统设置”,打开“系统属性”设置面板。
(3)在“系统属性”设置面板中,点击“环境变量”按钮,打开“环境变量”设置面板。
打开“新建用户变量”对话框,开始创建环境变量。
(5)在本案例中要设置三个用户变量,分别是include、lib和path变量。
首先在“变量名”中输入“include”作为变量名,然后打开VC++6.0的安装目录,单击地址栏,使之进入可编辑状态,将路径复制到“变量值”中,单击“确定”,include变量就设置好了。
按照同样的方法设置lib变量和path变量,设置好的变量如下图所示:
未进行环境变量配置前,Fluent控制台可能显示的信息如下:
环境变量配置成功后Fluent控制台显示信息如下:。
Fluent_UDF_中文教程
Fluent_UDF_中文教程Fluent_UDF是Fluent中的用户定义函数,能够定制化模拟中的物理过程和边界条件。
通过Fluent_UDF,用户可自由地编写自己的程序,以扩展Fluent的功能。
Fluent_UDF具有灵活性和可移植性,可以用C语言或Fortran语言编写。
下面我们将介绍Fluent_UDF的使用方法和编写过程。
1. Fluent_UDF的基本概念在Fluent中运行的模拟,都是由CFD模型和相应的物理模型组成。
CFD模型负责离散化解决流动方程,在CFD模型的基础上,物理模型定义了流体在不同条件下的行为,例如燃烧过程、湍流模型、多相流模型等。
而Fluent_UDF则是一套可以编写自定义的物理模型或者边界条件的库,可以与Fluent中的各类模型进行整合工作。
用户可以通过编写Fluent_UDF来与Fluent交互,其中可以定义用户自定义的边界条件,定义新的物性模型、初始或边界条件以及仿真的物理过程等。
2. Fluent_UDF编译器Fluent_UDF需要使用自带的编译器来编译用户自定义函数,这个编译器名为Fluent_Compiler。
Windows系统下,Fluent_Compiler可在Fluent程序安装目录内找到。
在运行Fluent程序之前,用户需要确保其系统环境变量中设置了编译器路径的系统变量。
Linux系统下,Fluent_Compiler亦随Fluent程序安装,其使用方法与Windows类似。
3. Fluent_UDF文件夹的创建在Fluent安装目录下,用户必须创建一个名为udf的文件夹,以存储用户自定义的函数。
用户可以在命令行中进入Fluent 安装目录下的udf文件夹中,输入以下命令创建文件:mkdir myudf其中myudf是用户自定义的函数文件夹名称。
4. Fluent_UDF函数编写Fluent_UDF支持两种编程语言:C语言和Fortran语言。
FLUENT教程7-UDF高级设置
例子 – 抛物线分布的速度入口
在二维弯管入口施加抛物线分布的速度 x 方向的速度定义为
需要通过宏获得入口的中心点, 通过另外一个宏赋予速度条件
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第1步 – 准备源代码
DEFINE_PROFILE 宏允许定 义x_velocity函数 – 所有的UDFs 以 DEFINE_ 宏开始 – x_velocity 将在 GUI中 出现 – thread 和 nv DEFINE_PROFILE 宏的参 数, 分别用来识别域和变量 – begin_f_loop宏通过 thread指针,对所有的面f 循环 F_CENTROID宏赋单元位置向 量给 x[] F_PROFILE 宏在面 f上施加 速度分量 代码以文本文件保存 inlet_bc.c
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} }
d: a domain pointer ct, t: a cell thread pointer ft,f_thread: a face thread pointer c: a cell thread variable f: a face thread variable
– 解释
• 解释器是占用内存的一个大型程序 • 通过逐行即时执行代码 • 优势 – 不需要第三方编译器 • 劣势 – 解释过程慢,且占用内存
– 编译
• UDF 代码一次转换为机器语言 • 运行效率高. • 创建共享库,和其他求解器链接 • 克服解释器的缺陷
只有在没安装C编译器时使用解释方式
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Exit Loop
Check Convergence Update Properties User-Defined Properties User-Defined BCs
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Fluent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U DF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F LUENT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。
Fluent中的UDF详细中文教程
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Fluent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FLUENT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:z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。
z在每次迭代的基础上调节计算值z方案的初始化z(需要时)UDF的异步执行z后处理功能的改善z FLUENT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)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。
Fluent UDF 中文教程
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Fluent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FLUENT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:z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。
z在每次迭代的基础上调节计算值z方案的初始化z(需要时)UDF的异步执行z后处理功能的改善z FLUENT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)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。
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第七章 UDF的编译与链接编写好UDF件(详见第三章)后,接下来则准备编译(或链接)它。
在7.2或7.3节中指导将用户编写好的UDF如何解释、编译成为共享目标库的UDF。
_ 第 7.1 节: 介绍_ 第 7.2 节: 解释 UDF_ 第 7.3 节: 编译 UDF7.1 介绍解释的UDF和编译的UDF其源码产生途径及编译过程产生的结果代码是不同的。
编译后的UDF由C语言系统的编译器编译成本地目标码。
这一过程须在FLUENT运行前完成。
在FLUENT运行时会执行存放于共享库里的目标码,这一过程称为“动态装载”。
另一方面,解释的UDF被编译成与体系结构无关的中间代码或伪码。
这一代码调用时是在内部模拟器或解释器上运行。
与体系结构无关的代码牺牲了程序性能,但其UDF可易于共享在不同的结构体系之间,即操作系统和FLUENT版本中。
如果执行速度是所关心的,UDF文件可以不用修改直接在编译模式里运行。
为了区别这种不同,在FLUENT中解释UDF和编译UDF的控制面板其形式是不同的。
解释UDF的控制面板里有个“Compile按钮”,当点击“Compile按钮”时会实时编译源码。
编译UDF的控制面板里有个“Open 按钮”,当点击“Open按钮” 时会“打开”或连接目标代码库运行FLUENT(此时在运行FLUENT之前需要编译好目标码)。
当FLUENT程序运行中链接一个已编译好的UDF库时,和该共享库相关的东西都被存放到case文件中。
因此,只要读取case文件,这个库会自动地链接到FLUENT处理过程。
同样地,一个已经经过解释的UDF文件在运行时刻被编译,用户自定义的C函数的名称与内容将会被存放到用户的case文件中。
只要读取这个case文件,这些函数会被自动编译。
注:已编译的UDF所用到的目标代码库必须适用于当前所使用的计算机体系结构、操作系统以及FLUENT软件的可执行版本。
一旦用户的FLUENT升级、操作系统改变了或者运行在不同的类型的计算机,必须重新编译这些库。
UDF必须用DEFINE宏进行定义,DEFINE宏的定义是在udf.h文件中。
因此,在用户编译UDF之前,udf.h文件必须被放到一个可被找到的路径,或者放到当前的工作目录中。
udf.h文件放置在:path/Fluent.Inc/fluent6.+x/src/udf.h其中path是Fluent软件的安装目录,即Fluent.Inc目录。
X代表了你所安装的版本号。
通常情况下,用户不应该从安装默认目录中复制udf.h文件。
编译器先在当前目录中寻找该文件,如果没找到,编译器会自动到/src目录下寻找。
如果你升级了软件的版本,但是没有从你的工作目录中删除旧版本的udf.h文件,你则不能访问到该文件的最新版本。
在任何情况下都不应该改变udf.h文件。
7.2 UDF解释这一节介绍编译经过解释的UDF的步骤。
一旦经过解释的UDF被编译,用户自定义的C函数的名称与内容将会被存放到case文件中。
只要读取这个case文件,这些函数便会自动被编译。
编译被解释的UDF的一般程序如下:1. 如果用户没有在网络Windows计算机上使用并行的FLUENT版本,则需要确定UDF的C源码和case文件与当前工作目录一致。
具体步骤见7.2.2节。
! 如果源码不在当前工作目录,则用户编译UDF时,用户必须在解释UDF的控制面板里输入文件的完全路径,而不是只输入文件名。
2. 在当前工作目录下运行FLUENT。
3. 读取(或建立)case文件。
4. 打开“Interpreted UDFs panel”,编译UDF(如vprofile.c)。
图7.2.1 解释的UDF的控制面板(a) 在“Source File Name”下输入C源码的文件名(如vprofile.c)。
! 如果自定义的C源码不在工作目录中,用户必须输入完全的自定义的C函数路径。
当写入case文件时,自定义源码的名称(或源码的完全路径)会存放到case文件中。
(b) 在“CPP Command Name”指定为C的预处理程序。
当然也有其它有效的ANSI C预处理程序,包括gcc -E和cc –E。
详细检查所用的计算机系统管理。
(c) 如果自定义函数局部变量数不引起栈的溢出,则保持“StackSize”的默认值为1000。
此时,所设 “Stack Size” 的数要远远大于局部变量用的数。
(d) 选择“Display Assembly Listing”,则当函数编译汇编码的清单会出现在窗口的控制台内。
这一选项会保存于case文件,当用户接着运行FLUENT时汇编码会自动显示。
(e) 如果用户使用“Fluent Inc”提供的C预处理程序,选择“Use Contributed CPP”。
(f) 点击“Compile”编译UDF。
自定义C程序的名称和内容会存入于所写的case文件。
只要编译UDF,汇编码会出现在控制窗口,所示范例如下。
(g) 编译结束点击“Close”。
! 如果在一次模拟中使用多于一个的UDF,用户需要将这些函数连接在一个C文件中,例如all.c。
然后用“Interpreted UDFs”面板编译连接的文件。
这些函数可以作为边界条件、源项及特性等。
7.2.2 基于Windows并行网络的目录结构在基于Windows网络上使用并行FLUENT版本需要专门的方法组织用户文件。
具体步骤如下:1.在“Fluent.Inc”目录下创建一个名为“udf” 的可写子目录。
2.在udf目录下创建子目录(如Fluent.Inc\udf\myudf),将UDF的C源码存放于这个目录下。
如果在同一串下多个用户运行工作,每个用户在udf目录下创建自己的子目录(如Fluent.Inc\udf\abcudf和xyzudf)。
! 因为源码不在当前工作目录下,所以在编译UDF时必须在“Interpreted UDFs”面板中输入文件的完全路径。
例如,编译example.c文件时,输入如下:\\<fileserver>\Fluent.Inc\udf\myudf\example.c<fileserver>应输入用户所安装FLUENT的计算机名(如myserver)。
3. 确定所建立的case文件在当前工作目录下。
7.2.3 调试解释的UDF编译UDF时出错信息会出现在控制窗口中。
用户有可能因错误滚动太快不能看到所用的出错信息。
因此调试UDF时用户想关掉“Display Assembly Listing”。
如果在调试UDF的过程中一直打开“Interpreted UDFs”面板,由于在独立窗口进行编辑,编译按钮则会不断重复编译。
然后,直到无出错信息调试和编译才会结束。
下面介绍一个出错例子,即在“Interpreted UDFs”控制面板中,编译被解释过的UDF时指定了错误的源文件。
上面曾介绍过如果仅仅从当前工作目录下启动FLUENT,在“Interpreted UDFs”控制面板中键入用户的C源码的文件名,则case文件和C源码被指定于当前工作目录下。
如果用户编译的C源码与工作目录是不同的路径,用户必须输入C 源码所在的完整路径。
否则会出现以下的错误信息:gcc: vprofile.c: No such file or directorygcc: No input filesError: vprofile.c: line 1: syntax error.如果编译UDF写完case文件后,接着移动C源码到不同位置,会在接着运行FLUENT的过程中产生同样的错误信息。
为了避免错误,只需要在“Interpreted UDFs”控制面板中的“Source File Name”下输入完全的路径名,然后点击“Compile”。
此时写case 文件会保存C源码的新路径。
7.3 编译UDF这一节介绍如何链接编译好的UDF。
这一过程需要使用C编译器。
大部分UNIX的操作系统提供了C编译器。
如果在PC机上运行,需要安装VC++编译器(如微软C++、v6.0或更高的版本)。
一旦编译好的UDF库文件在FLUENT运行时链接到FLUENT处理过程,和共享库相关的东西会保存到case文件。
因此,只要读取case文件,编译的库文件会自动链接到FLUENT处理过程。
在控制窗口将会出现链接状态的报告如下: Opening library "libp1/ultra/2d/libudf.so"...p1_adjustenergy_sourcep1_sourcep1_diffusivityp1_bcDone.7.3.1 一般程序编译和链接一个编译好的UDF的一般程序如下所示:1. 在当前工作目录下,建立专门的目录结构(见7.3.2节)。
2. 编译用户的UDF和修建共享库(见7.3.3节)。
3. 在当前工作目录下运行FLUENT。
4. 读取(或建立)case文件(确信case文件在当前工作目录下)。
5. 链接共享库到FLUENT(见7.3.4节)。
7.3.2 建立目录结构对于UNIX系统和Windows系统来说,目录结构是不同的。
下面分别介绍在两种系统下如何建立目录结构。
UNIX系统对于UNIX系统下编译的UDF来说,makefile.udf和makefile.udf2两个文件在编译UDF库被需要。
makefile文件包含了用户自定义部分,在这部分允许输入用户源函数和FLUENT的安装路径。
这些文件的完整路径如下:path/Fluent.Inc/fluent6.+x/src/makefile.udfpath/Fluent.Inc/fluent6.+x/src/makefile.udf2其中path是用户直接安装Fluent.Inc的路径,x是用户安装Fluent版本的相应数(如,fluent6.0为0)。
! FLUENT安装后所释放的makefile.udf2文件名为Makefile.udf。
下面介绍建立共享库所要求的目录结构。
通过下面的例子来介绍目录结构的建立,如图7.3.1所示。
图7.3.1 为编译好的UDF建立库目录的样本(UNIX)需要注意的是在图7.3.1所示的目录结构为FLUENT的两种版本:二维单精度串型和二维单精度平行。
!不要在目录(2d,2d host,等等)下存放任何文件。
当编译用户库(见7.3.3节)时,图7.3.1中所示的文件会自动存放。
1. 在当然工作目录下,创建一个储存用户库的目录(如libudf)。
2. 从以上所示目录下复制makefile.udf2到用户目录(如libudf),且改名为Makefile。
3. 在用户创建的库目录下,建立一个储存用户源码、命名为src的源码目录。