fluent学习-中文帮助第十章

10本章包含了FLUENTUDFs边界条源物理属反应速率（Reacting用户定义标量（User_Defined边界条UDFsFLUENTUDFs涡轮叶片的抛物线速度分要考虑的涡轮叶片显示在Figure10.1.1Figure10.1.1:TheGridfortheTurbineVane常数速度应用于流场的结果显示在Figure10.1.2和Figure10.1.3中当流动移动到Figure10.1.2:VelocityMagnitudeContoursforaConstantInletxFigure10.1.3:VelocityVectorsforaConstantInletx现在x速度将用以下型线描述y0.0，在顶部和底部其值分别延伸到0.0745x速度在20m/sec0。UDF用于传入上的这个抛物线分布。C源代码（vprofile.c）显示如下。函数使用 中描述 提供的求解器函数/* /*UDFforspecifyingsteady-statevelocityprofileboundary #include"udf.h"DEFINE_PROFILE(inlet_x_velocity,thread,{realx[ND_ND]; /*thiswillholdthepositionvector*/realy;face_tbegin_f_loop(f,{y=x[1];F_PROFILE(f,thread,position)=20.-}end_f_loop(f,}position。Threadthread的指针，position（loop）内为变量设置的数值fface_txyreal数据类f的面输出面质心（x）fthread指向的线（thread）上。x[1]yyx速度。这个值接着被分配到F_PROFILEposition（VelocityInletUDF作为x边界条件的基础上通过求解器传递给它）来设置内存中x速度面值。为了在FLUENT中使用这个解释式UDF，你必须首先编译它。 CommandName区域输入你的CStackSizeDisplayAssemblyListing在你的控制台窗口中能看到汇编列表，当函数编译时。点击CompileClose面板。VelocityInletX-Velocityudfinlet_x_velocity，这个名字在上面已经命名给函数。X-Velocity0值（在这个例子中OK接受Figure10.1.4and10.1.5所示。速度场在中心显示了最大值，到边缘上降为0。Figure10.1.4:VelocityMagnitudeContoursforaParabolicInletxFigure10.1.5:VelocityVectorsforaParabolicInletx管内流动的瞬态速度分这个例子中，瞬时的周期性的速度边界条件使用UDF应用于管子的。速度形式为 （10.1.1）1m0.2m1kg/m3和粘度为2105kg/m-s气速度关于平衡值v020ms5m/s10rad/s速度分 （ ）的源代码显示如下/* /*UDFforspecifyingatransientvelocityprofileboundary #include"udf.h"{face_tbegin_f_loop(f,{realt=RP_Get_Real("flow-F_PROFILE(f,thread,position)=20.+}end_f_loop(f,}unsteady_velocity,DEFINE_PROFILEmacroTheRP_Get_Real("flow-time")用于real流动时间，它被分配给变量t6.9UDFSolver 接下来你将打开InterpretedUDFs面板。在SourceFileName下面的文本框内输入函数的名字，如果必要，还有你的C预处理程序的名字。打开Display 。点击pile然后关闭面板。 由UDF定义的正弦速度边界条件现在可选为区域的X-Velocity。在X-Velocity面板中，在X-Velocityudfunsteady_velocity，OK。Iterate 荡周期内将完成20个时间步。在每个时间步内执行的迭代次数被限制为20。在后，很可能导致收敛的时间步。UDFProfileUpdateInterval1因此每次迭代速度都被更新。在完成了60个时间步之后（或3个周期你可以检查跨越压力出口由振荡条件引起速度数量级。SurfaceMonitorsSolveMonitorsSurfaceMonitors1monitor-1（如果需要，你可重Name下的文本输入框内）Plot，所以所选的数量将作为PrintWrite，因而信息将被写入文件，它将被给一个名字为monitor-1.out（如果你改变了monitor的名字，这个名字将用作输出文件的前缀。EveryIterationTimeSteporFlowTimeTimeStepDefine...DefineSurfaceMonitor面板中指定被监视的数量。在这个例子中，在ReportOf下的下拉列表中选择Velocity...andVelocityMagnitude。报告的区域是pressure-outlet-5,，在Surfaces列表中选择它。FlowFileXYPlot面板读入文件。 你可通过在Files下面的文本框中输入它的名字来输出文件和选择这个文件并点击Add ，然后点击Plot，你可获得Figure10.1.6的图形显示。Figure10.1.6:AverageVelocityMagnitudeatthePressure5m/s20m/s源UDFFLUENTUDF给管道流动添加动量源项（AddingaMomentumSourcetoaDuctFlow）UDF模拟源项时，理解函数调用的内容是很重要的。当你增加了一个源在这个例子中，动量源项将被添加到2D管道流动中。管道长4m,宽2m,使用通过中心线的对称边界条件来模拟。液体金属（10.2.1中）290K1mm/s0.5m之后，它受到了冷壁面的冷却，壁面温度保持在280K。为了模拟金属的凝固，288K以下，动量源项就应用于金属。动量源项是与速度的x分量vxSx=-Cv C0UDFSx只依赖于求解变量vx。它关于vxUDFTable10.2.1:PropertiesoftheLiquid8000kg/m Specific680J/kg-Thermal30W/m-/*UDFthataddsmomentumsourcetermandderivativetoduct #include"udf.h"#define DEFINE_SOURCE(cell_x_source,cell,thread,dS,{realif(C_T(cell,thread)<={}

/*sourcetermsource=-/*derivativeofsourcetermw.r.t.x-velocity.*/dS[eqn]=-CON;source=dS[eqn]=return}这个函数，被命名为cell_x_source,使用了DEFINE_SOURCE被定义在单元上。方程10.2.1中常数C就是函数中的CON，它被赋值为20kg/m3-s，它导致了需要N/m3。单元的温度由C_T(cell,thread)返回。这个函数检测温度是速度值。如果不是，源项设置为0.0。在函数的结尾，适当的源项值返回到FLUENT求解器。UDF以解释（见Section7.2）的方式执行。Mass,Momentum,andEnergy（可通过移动滑动条看到）添加源（注，在其它应用中，其它问题变量的源项这时也变的有效。为了给XMomentumudfcell_x_sourceOK对它的冷却效应（Figure10.2.1Figure10.2.1:TemperatureContoursIllustratingLiquidMetal速度数量级等值线（Figure10.2.2）显示了壁面附近冷却区域的液体逐渐到Figure10.2.2:VelocityMagnitudeContoursSuggesting通过流函数的线型等值线（Figure102.3）Figure10.2.3:StreamFunctionContoursSuggesting在这种方式下为了更精确地液体的凝固，则需要能量源项，给出现在方10.2.1C物理属性（PhysicalUDFFLUENTUDF方式被执通过温度依赖粘度的凝固（SolidificationviaaTemperature-Dependent属性(和源项一样)的UDF是从单元的循环中调用的。由于这个原因，指定FLUENT求解器。（5.5103kg/ms（T286K（1.0kg/m-在中等温度范围内（286KT288K，粘度在上面给出的两个值之间按线性 （10.3.1）的是凝固。这里，没有为能量场做修正以包含凝结潜热。UDFC源代码显示/*UDFforspecifyingatemperature-dependentviscosity #include"udf.h"{realrealtemp=C_T(cell,if(temp>288.)mu_lam=5.5e-elseif(temp>mu_lam=143.2135-0.49725*temp;mu_lam=return}函数，被命名为cell_viscosityDEFINE_PROPERT定义在单元上。引入了两个real变量：temp,C_T(cell,thread)的值，和mu_lam,由函数计算的层流粘数的结尾，mu_lam的计算值返回到求解器。MaterialsViscosity的下拉列表下，user-defined选项。一旦你选了这个选项，-findFuntins面板将打开，在其中你可选择合（F接。详细内容见Stion7.2.1这个模拟的结果相似于Section10.2.1Figure10.3.10.0055Figure10.3.1:LaminarViscosityGeneratedbyaUser-DefinedFigure10.3.2:ContoursofVelocityMagnitudeResultingfromaUser-DefinedFigure10.3.3:StreamFunctionContoursSuggesting反应速率（ReactionUDFFLUENTUDF的例子，考虑为一个两种气态物质的简单系统自定义体积species-aspexies-b。反应速率是一个由下面的表达式给出的从pecies-aspecies-b的速率：Xa是species-aK1K2

2D（平面）区域由90度的弯管组成。管子宽16inches，约114inches长。1.0kg/m3,粘度为1.72105kgms区域的轮廓显示在Figure10.4.1中多孔介质是从左边延伸到区域顶部Figure10.4.1:TheOutlineofthe2D通过左边，气态纯物质pie-a以0.1m/s的速度进入。气体进入多孔的惯性阻力。层流流场（Figure1.4.2）Figure10.4.2:Streamlinesforthe2DDuctwithaPorous流动方式通过显示在Figure10.4.3Figure10.4.3:VelocityVectorsforthe2DDuctwithaPorousUDFC源代码（rate.c）/* /*UDFforspecifyingareactionrateinaporous #include"udf.h"#defineK12.0e-#defineK2DEFINE_VR_RATE(user_rate,c,t,r,mole_weight,species_mf,rate,{reals1=realmw1=if(FLUID_THREAD_P(t)&&*rate=K1*s1/pow((1.+K2*s1),2.0)/mw1;*rate=}函数，被命名为user_rate,DEFINE_VR_RATE为给定物质的质量分数定义在单元上。UDF执试来检查多孔区域，仅应用反应速率方程于多孔区域。宏FLUID_THREAD_P(t)用于确定一个单元thread是否是流体（而不是固体）threadTHREAD_VAR(t).fluid.porousthread是否是多孔为了使用这个UDF，设置名字为librate的 一个如Section7.3.3描述的共享库。接着，启动FLUENTcase文件读入或者setitup。打开在MakefileCompiledUDFs面板中指定librateLibraryName和点Open连接这个库到FLUENT执行。 User-DefinedFunctionHooksVolumeReactionRateFunctionuser_rate作为反应速率。 Function初始化和运行计算。Species-aFigure10.4.4species-bspecies-b100%and0%species-a层所暗示，但在流体区域没有反应发生。Figure10.4.4:MassFractionforspecies-aernedbyaReactioninaPorous用户定义标量（User-DefinedUDF的例子。关于在9使用用户定义标量的后处理（PostprocessingUsingUser-DefinedScalars）下面是一个编译式UDF例子，该UDF计算温度四次幂的梯度，并其数量于UDF的实际应用是可疑的，这里它的目的在于显示用于后处理的任意数量梯度/*UDFforcomputingthemagnitudeofthegradientof #include"udf.h"/*Definewhichuser-definedscalarstouse.*/{ ,{Thread*t;cell_tc;face_tf;/*Makesurethereareenoughuser-definedscalars.*/if(n_uds<N_REQUIRED_UDS)Internal_Error("notenoughuser-definedscalars/*FillUDSwithtemperatureraisedtofourthpower.*/thread_loop_c(t,){if(NULL!={begin_c_loop{realT=C_T(c,t);C_UDSI(c,t,T4)=pow(T,4.);}end_c_loop}}thread_loop_f(t,{if(NULL!={begin_f_loop{realT=if(NULL!=THREAD_STORAGE(t,SV_T))T=F_T(f,t);elseif(NULL!=THREAD_STORAGE(t->t0,SV_T))T=C_T(F_C0(f,t),t->t0);F_UDSI(f,t,T4)=}end_f_loop}}/*FillsecondUDSwithmagnitudeofgradient.*/thread_loop_c(t,){if(NULL!=THREAD_STORAGE(t,SV_UDS_I(T4))&&NULL!=T_STORAGE_R_NV(t,SV_UDSI_G(T4))){begin_c_loop{C_UDSI(c,t,MAG_GRAD_T4)=}end_c_loop}}thread_loop_f(t,{if(NULL!=THREAD_STORAGE(t,SV_UDS_I(T4))&&NULL!=T_STORAGE_R_NV(t->t0,SV_UDSI_G(T4))){begin_f_loop{}end_f_loop}}}条件语言ifNULLTHREAD_STORAGE(t,SV_UDS_I(T4)))用于检测用户定义标量T4的是否被分配，而NULL!=T_STORAGE_R_NV(t,SV_UDSI_G(T4))检测用户定义标量T4的梯度的是否被分配。UDF7章描述的，你还必须在FLUENT中求解用 更详细的内容见Section9.3实现FLUENTP-1辐射模型（ImplementingFLUENT’sP-1Radiation这部分给出了一个例子示范了P1UDFs和用户定义标量输P1（diffusion）G10.5.1，由方程10.5.2给出，源项由方程10.5.3给出。这些方程更详细的在用户指南的Section11.3.4中。 （10.5.1）

n

10.5.5 （10.5.4）根据壁面入射辐射Gw指定的边界条件的这种形式是不适宜的。这种混合边界条10.5.410.5.5求解Gw10.5.610.5.7给出的辐射壁面热流qr,w10.5.5 （10.5.6）10.5.610.5.7中的附加项0和G010.5.4在FLUENT中，被控制标量的梯度的分量垂直于单元边界（面，Gn是主要分量可使用FLUENT宏BOUNDARY_SECONDARY_GRADIENT_SOURCE的壁面边界条件的UDF中看到这些宏的调用。为了完成P1模型的实现，辐射能量方程必须与热能方程耦合。这可通过修改源方程的（负的）源项。如用户指南中显示的，入射辐射能量方程10.5.3的源项（FLUENT的内建的P1模型，这项将被自动地计算。宏DEFINE_HEAT_FLUX允许通过指定Section4.3.3中的qir方程的系数来修给出。比较这个方程与Section4.3.3中qir方程将为cir[]得出合适的系数。在这个例子中，P1UDFs来完成。它们都被包含在UDF来执行。入射辐射G的单独的用户定义标量DEFINE_DIFFUSIVITYUDF10.5.2中的和DEFINE_SOURECEUDF10.5.3中的源项。壁面上G的边界条件通DEFINE_PROFILE中指定方程10.5.7的负值作为指定热流。DEFINE_ADJUSTUDF用于通知FLUENT检查已定义的（在求解器中）合适的DEFING_HEAT_FLUXUDF用于改变能量方程壁面上的边界条件。MaterialsDEFINE_ADJUSTandDEFINE_HEAT_FLUXUser-DefinedFunctionHooks面板中指定。/*ImplementationoftheP1modelusinguser-defined #include"udf.h"/*Definewhichuser-definedscalarstouse.*/{staticrealabs_coeff=1.0; /*absorptioncoefficient*/staticrealscat_coeff=0.0; /*scatteringcoefficient*/staticreallas_coeff=0.0;/*linear-anisotropic /*scatteringcoefficient*/staticrealepsilon_w=1.0; /*wallemissivity*/DEFINE_ADJUST(p1_adjust,{/*Makesurethereareenoughuserdefined-scalars.*/if(n_uds<N_REQUIRED_UDS)Internal_Error("notenoughuser-definedscalars}DEFINE_SOURCE(energy_source,c,t,dS,{dS[eqn]=-return-abs_coeff*(4.*SIGMA_SBC*pow(C_T(c,t),4.)-}DEFINE_SOURCE(p1_source,c,t,dS,{dS[eqn]=-returnabs_coeff*(4.*SIGMA_SBC*pow(C_T(c,t),4.)-}DEFINE_DIFFUSIVITY(p1_diffusivity,c,t,{return1./(3.*abs_coeff+(3.-}DEFINE_PROFILE(p1_bc,thread,{face_trealrealdG[ND_ND],dr0[ND_ND],es[ND_ND],ds,A_by_es;realaterm,alpha0,beta0,gamma0,Gsource,Ibw;realEw=epsilon_w/(2.*(2.-epsilon_w));Thread*t0=thread->t0;/*Donothingifareasaren'tcomputedyetornotnexttofluid.*/if(!Data_Valid_P()||!FLUID_THREAD_P(t0))return;begin_f_loop{cell_tc0=At=NV_MAG(A);

ifGsource=0.; /*ifgradientnotstoredyet*/gamma0=C_UDSI_DIFF(c0,t0,P1);alpha0=A_by_es/ds; =Gsource/alpha0; =alpha0*gamma0/At;Ibw=/*Specifytheradiativeheatflux.*/F_PROFILE(f,threosition)=aterm*Ew/(Ew+aterm)*(4.*M_PI*Ibw-C_UDSI(c0,t0,P1)+}end_f_loop}DEFINE_HEAT_FLUX(heat_flux,f,t,c0,t0,cid,{realEw=epsilon_w/(2.*(2.-cid[0]=Ew*F_UDSI(f,t,P1);cid[3]=4.0*Ew*SIGMA_SBC;}A.DEFINEMacroA1.通用求解器定义宏（GeneralSolverDEFINE下面的通用求解器定义宏（见Section4.2）的定义来自udf.h\#defineDEFINE_ADJUST(name,\voidname(* #defineDEFINE_INIT(name,)\voidname(*)#defineDEFINE_ON_DEMAND(name)\voidname(void)#defineDEFINE_RW_FILE(name,fp)\voidname(FILEA2.Model-SpecificDEFINE下面的model-specificDEFINEmacros（见Section4.3）的定义来自udf.h#defineDEFINE_CG_MOTION(name,dt,vel,omega,time,dtime)\voidname(void*dt,realvel[],realomega[],realtime,realdtime)#defineDEFINE_DIFFUSIVITY(name,c,t,realname(cell_tc,Thread*t,inti)#defineDEFINE_GEOM(name,d,dt,position)\voidname(*d,void*dt,real#defineDEFINE_GRID_MOTION(name,d,dt,time,dtime)\voidname(*d,void*dt,realtime,realdtime)#defineDEFINE_HEAT_FLUX(name,f,t,c0,t0,cid,cir)voidname(face_tf,Thread*t,cell_tc0,\Thread*t0,realcid[],realcir[])#defineDEFINE_NOX_RATE(name,c,t,NOx)voidname(cell_tc,Thread*t,NOx_Parameter*NOx)#defineDEFINE_PROFILE(name,t,i)\voidname(Thread*t,inti)#defineDEFINE_PROPERTY(name,c,t)\realname(cell_tc,Thread*t)#defineDEFINE_SCAT_PHASE_FUNC(name,c,f)\realname(realc,real*f)#defineDEFINE_SOURCE(name,c,t,dS,i)realname(cell_tc,Thread*t,realdS[],inti)#defineDEFINE_SR_RATE(name,f,t,r,mw,yi,rr)\voidname(face_tc,Thread*t,\Reaction*r,real*mw,real*yi,real*rr)#defineDEFINE_TURB_PREMIX_SOURCE(name,c,t,turbulent_flame_speed,source)\voidname(cell_tc,Thread*t,real*turbulent_flame_speed,real#defineDEFINE_TURBULENT_VISCOSITY(name,c,t)realname(cell_tc,#defineDEFINE_UDS_FLUX(name,f,t,i)realname(face_tf,Thread*t,inti)#defineDEFINE_UDS_UNSTEADY(name,c,t,i,apu,su)\voidname(cell_tc,Thread*t,inti,real*apu,real*su)#defineDEFINE_VR_RATE(name,c,t,r,mw,yi,rr,rr_t)\voidname(cell_tc,Thread*t,\Reaction*r,real*mw,real*yi,\real*rr,real*rr_t)A3.MultiphaseDEFINE下面的multiphaseDEFINEmacros（Section4.4）的定义来自udf.h头#defineDEFINE_CAVITATION_RATE(name,c,t,p,rhoV,rhoL,vofV,p_v,m_dot)voidname(cell_tc,Thread*t,real*p,real*rhoV,real*rhoL,real*vofV,\real*p_v,real*n_b,real*m_dot)#defineDEFINE_DRIFT_DIAM(name,c,t) realname(cell_tc,Thread*t)#defineDEFINE_EXCHANGE_PROPERTY(name,c,mixture_thread,\second_column_phase_index,_column_phase_index)\realname(cell_tc,Thread*mixture_thread,intsecond_column_phase_i