fluent-udf-经验

[转]菜鸟学UDF的感觉，希望对UDFers有用
光看书，感觉UDF不难。

看例子，有些看个四五遍之后才能差不多看懂。

原来，得靠UDF 帮助。

我主要用的是fluent v6.3自带的html格式的帮助，里面东西很全，当然也包括UDF Manual。

里面自带的search功能相当好，只是要注意用好+或-号（逻辑符号），另外，这个功能似乎有些浏览器支持不太好，不过基本上用IE不太容易出问题。

对于从零开始学习UDF，建议还是先看一下UDF中文帮助，我估计大家知道的都是马世虎翻译的那本吧，感觉挺好。

（没想到马世虎跟我是校友，去年给安世亚太投过一份简历，他给我打过电话，当时一阵兴奋，呵呵。

）
对于只涉及到边界条件或物性等的UDF，一般用interpret就可以的，这些我觉得只需要根据例子改一下就是了。

$$ 对于要添加UDS方程的，相对难一点。

我编程用的是三到五个UDS，几十个UDM。

一开始编程时，没有头绪，后来看别人编的，才慢慢发现了一些基本思路。

比如，可以用枚举定义UDS或UDM，这样用起来方便。

enum{
NP,
RHOH2O_Y_UP_X,
RHOH2O_Y_UP_Y,
RHOH2O_Y_UP_Z,
N_REQUIRED_UDS
};//枚举UDS变量名
对于UDM，则用N_REQUIRED_UDM代表个数。

然后在INIT与ADJUST函数中，检查变量个数时则比较方便，如：
DEFINE_INIT(init_parameter,domain)
{
if (n_uds < N_REQUIRED_UDS)
Error(”Not enough user defined scalars!(init)\n”);
if (n_udm<N_REQUIRED_UDM)
Error(”Not enough user defined memories(init)!\n”);
initialise(domain);//代表初始化
}
DEFINE_ADJUST(adjust_compute,domain)
{
if (n_uds < N_REQUIRED_UDS)
Error(”Not enough user defined scalars!(adjust)\n”);
if (n_udm<N_REQUIRED_UDM)
Error(”Not e nough user defined memories(adjust)!\n”);
update_parameter(domain);//代表主函数
}
初始化时，则可：
cell_t c;
Thread *t;
int i;
thread_loop_c(t,d)
{
if(NNULLP(THREAD_STORAGE(t,SV_UDS_I(NP)))&&NNULLP(THREAD_STORAGE( t,SV_UDS_I(NP_R)))) //为各UDS提供存储空间
{
begin_c_loop(c, t)
{
for (i=0; i<N_REQUIRED_UDS; i++)
C_UDSI(c,t,i) = 0.0;
}
end_c_loop(c, t);
}
if(NNULLP(THREAD_STORAGE(t,SV_UDM_I)))
{
begin_c_loop(c, t)
{
for (i=0; i<N_REQUIRED_UDM; i++)
C_UDMI(c,t,i) = 0.0;
}
end_c_loop(c, t);
}
}
对于各UDM量，则可：
real udm_v;
udm_v=0;//用之前对变量进行初始化
…//UDM相关运行
C_UDMI(c,t,UDM_V)=udm_v;//把值输入给UDM，当然之前要对UDM_V进行定义
用UDM有个好处，一是可以在后处理中显示，二是传递变量相当方便，比如在ADJUST 中计算的量用于源项或对流项等，用UDM可以直接调用。

对于invalid number错误，很多时候是因为分母为零，如果习惯UDM初始化为零，则要注意避免零作分母，可以令其初始化不为零或为零时不运算（第二种方法比较好）。

方程与计算
我编程计算的是两相流中一相凝结成核，需要用UDS方程来模拟其成核有关变量（不要来问我程序代码，呵呵）。

我觉得对UDS变量控制方程搞清楚之后，这块一点儿也不难。

一般变量的控制方程（Fluent能认识的），就是含有瞬态项（时间项），对流项，扩散项与源项。

（方程如何处理fluent会自己弄的）对第一项，都有相应的宏来处理。

对于对流项，比如关于phi的方程中的：rho*U*phi的散度，其中U为速度矢量，则fluent 中需要知道的对流项则为rho*U.A，其中U.A代表U与A的点积，A代表单元格的面积向量。

对流是对面而言（2D的话则对线而言），对于边界，只有一边有单元格，而对于内部surface，则两边都有单元格，这时单元格编号从0到1。

比如，对于内部边界，代码可以与下面类似：
real NV_VEC(psi),NV_VEC(A),flux1;//声明向量操作
c0=F_C0(f,t);
t0=F_C0_THREAD(f,t);
F_AREA(A,f,t);//A的获得
c1=F_C1(f,t);
t1=F_C1_THREAD(f,t);
NV_D(psi,=,C_UDMI(c0,t0,UPX),C_UDMI(c0,t0,UPY),C_UDMI(c0,t0,UPZ));
NV_D(psi,+=,C_UDMI(c1,t1,UPX),C_UDMI(c1,t1,UPY),C_UDMI(c1,t1,UPZ));
flux1=NV_DOT(psi,A)/2.0;
对于边界上，则可以只用单元格c0,t0处的值或用f,t处的值（代表直接在边界面上取值，前提是边界上有存储值）。

对于扩散项，一般比较简单，直接用宏DEFINE_DIFFUSIVITY定义扩散系数即可。

注意它在fluent软件中的加入方式，一般是在material菜单中。

species中加入的扩散项与UDS扩散项的加入不在同一处。

对于源项，如果不容易线性化，不如索性定义dS[eqn]=0，这样倒简单。

其它
一开始学fluent时，把松弛因子设为0.1就感觉挺小了。

没想到刚用UDF计算时，得从1e-5开始，慢慢调到1e-1数量级上。

想想挺可怕的。

另外，很多CFD或多相流的东西都是理论与经验数据结合构成的公式，不一定完全准确，再加上数值解法的多样性，使算题时容易出各种各样的问题。

而且UDF有个特点，不能单独运行的，调试也必须放到fluent中，这样当要加入的宏比较多时，就会变得很麻烦，常常一天要建十几个library，然后分别选择不同的宏加载到fluent，然后就是不停的调试。

记得刚开始，我跟我师姐一块，她主要负责物理理论，我主要负责编程，经常因为一个小问题，要调试上大半天，因为编程中，任何一个小问题也必须解决掉。

当然，也经常烦得很，还好，男女搭配干活不太累。

我觉得visual assistX这个软件相当不错，它是为了方便vc环境下的编程。

而用udf编程时，大家感觉不爽的是，没有提示能力，因为它的宏VC环境下是不认识的，所以一片黑颜色不好看，主要的是不利于查错与写代码。

而用visual assistX（网上有破解版的），将fluent udf 常用的几个头方便的目录加入visual assistX中后，就方便多了。

比如，输入C_时，可能就会提示C_UDMI，C_UDSI，C_U，C_R等，因为以C开头的宏太多了，所以只提示最近用过的几个。

又比如，各种枚举量，各种宏等，这时都会以不同的颜色表示，一般常见的拼写错误，一下
子就能看出来，因为颜色不同，方便多了。

visual assistX本身也带有spell check功能，不过最好关掉，因为我们定义变量时常常不是以完整的单词命名，而这时常常很多代码下面都有浅浅的红色的波浪线，很是不爽。

又如，visual assistX提供查询功能，比如，某个宏或某个系统自带的变量名等，会自动显示该名称的出处，点一下go即可查得源文件。

这样可以很方便地查询自己不认识的宏或变量等。

一开始编程时常犯一个错误，就是这样写：powl(C_U(c,t),1/3)，实际应该写为
powl(C_U(c,t),1.0/3)，因为1/3默认是int型的，所以值为0，显然不是我想要的。

一开始用fluent6.1编程，它对于某个UDF面板处一般只允许一个宏的存在，所以，当你改了一下代码，重新build一个library后，宏会默认地替换掉原来的，这样，对调试是有好处的。

后来用fluent6.3，它允许一个地方加入多个宏，这样，build一个新的library后，需要自己改相关的宏（不变的宏可以不改），一开始觉得这样不如6.1，慢慢发现，它可以同时使用几个不同的library，比如某个量，可以用A方法求一会儿后再用B方法求，总之可以调的东西多了。

感觉，UDF编程除了需要专业知识与一定的C语言基础，更需要耐心。