UDF的宏用法及相关算例(2)

2019-05-18 19:02

Name Arguments Argument Type Return Type DEFINE_DPM_DRAG Re,p Tracked_Particle *p, real real Re FD?? 224?pDp

函数返回的值是18*CD*Re/24。使用见4.4,例子见5.4.3。 7.2.6.3 DEFINE_DPM_EROSION Name Arguments 该函数定义拉力系数CD,Re为Reynolds数,与颗粒直径和相对于液相速度有关。拉力定义为: 18?CReDArgument Type Return Type DEFINE_DPM_EROSION p,t,f,normal,alpha,Tracked_Particle *p,void Vmag,mdot Thread *t, face_t f,real alpha ,real normal, real Vmag,real mdot 该函数定义颗粒撞击壁面湮灭或产生速率。t为撞击面的线,f为撞击面;数组normal存贮撞击面的单位法向量;alpha中存贮颗粒轨道与撞击面的夹角;Vmag存贮颗粒速度大小,mdot存贮颗粒与壁面撞击率。函数无返回值,颗粒湮灭或产生的计算结果存贮在面变量F_STORAGE_R(f,t,SV_DPMS_EROSION)和F_STORAGE_R(f,t,SV_DPMS_ACCRETION)中。使用见4.4。

7.2.6.4 DEFINE_DPM_INJECTION_INIT Name DEFINE_DPM _INJECTION_INIT Arguments i Argument Type Injection *I Return Type void 该函数用于定义颗粒注入轨道时的物理性质。I是指针,指向颗粒产生时的轨道。对每一次注入,该函数需要在第一步DPM迭代前调用两次,在随后颗粒进入区域前每一次迭代中再调用一次。颗粒的初始化,诸如位置,直径和速度可以通过该函数设定。函数无返回值。

7.2.6.5 DEFINE_DPM_LAW Name Arguments Argument Type Tracked_Particle *p,int ci Return Type void DEFINE_DPM_LAW p,ci 该函数定义液滴和燃烧颗粒的热和质量传输速率。p的意义如前所述,ci表示连续相和离散相是否耦合求解,取1时表示耦合,0时表示不耦合。颗粒的性质随着液滴和颗粒与其周围物质发生传热、传质而改变。函数无返回值。

2.6.6 DEFINE_DPM_OUTPUT Name Arguments Argument Type Return Type DEFINE_DPM_OUTPUT header,void f,p,pt,plane int header, FILE *fp,Tracked_particle *p, Thread *t,Plane *plane 该函数可以得到颗粒通过某一平面(见FLUENT用户手册14.10.6)时的相关变量。header在函数第一次调用时,设为1,以后都为0;fp为文件指针,指向读写相关信息的文件;p为结构指针,t指向颗粒所经过的网格线;plane为 Plane型结构指针(dpm.h),如果颗粒不是穿过一个平面而是仅仅穿过网格表面,值取为NULL。输出信息存贮于指针fp所指向的文件,函数无返回值。

例子见5.4.1。

7.2.6.7 DEFINE_DPM_PROPERTY Name Arguments Argument Type cell_t c, Thread *t,84

Return Type real DEFINE_DPM_PROPERTY c,t,p

Tracked_Particle *p 该函数用于定义离散相物质的物理性质。p为结构指针,c表示网格,t表示网格线。函数返回实型值。 7.2.6.8 DEFINE_DPM_SCALAR_UPDATE Name DEFINE_DPM _SCALAR_UPDATE Arguments c,t,initialize,p Argument Type cell_t c, Thread *t, int initialize,Tracked_particle *p Return Type void 该函数用于更新与颗粒相关的变量或求它们在整个颗粒寿命时间的积分。与颗粒相关的变量可用宏

P_USER_REAL(p,i)取出。c表示颗粒当前所处的网格,t为该网格线。initialize在初始调用本函数时,取为1,其后调用时,取为0。在计算变量对颗粒轨道的积分时,FLUENT就调用本函数。存贮颗粒相关变量的数组大小需要在FLUENT的DPM面版上指定。函数无返回值。

函数的使用见4.4,例子见5.4.1。 7.2.6.9 DEFINE_DPM_SOURCE Name Arguments Argument Type Return Type void DEFINE_DPM_SOURCE c,t,S,strength,p cell_t c,Thread *t,dpms_t *S, real strength, Tracked_Particle *p 该函数用于计算,给定网格中的颗粒在与质量、动量和能量交换项耦合DPM求解前的源项。c表示当前颗粒所在的网格,t为网格线,S为结构指针,指向源项结构dpms_t,其中包含网格的源项。strength表示单位时间内流过的颗粒数目。

p为结构指针。函数求得的源项存贮于S指定的变量中,无返回值。使用见4.4。

7.2.6.10 DEFINE_DPM_SWITCH Name Arguments Argument Type Tracked_Particle *p,int ci Return Type void DEFINE_DPM_SWITCH p,ci 该函数是FLUENT默认的颗粒定律与用户自定义的颗粒定律之间,或不同的默认定律和自定义定律之间的开关函数。p为结构指针,ci为1时,表示连续相与离散相耦合求解,0时表示不耦合求解。

! 参数类型中的Tracked_Particle,dpms_t等是FLUENT为相关模型定义的数据类型。具体含义可以参见相应章节。 7.2.7 多相模型的宏及其定义的函数 7.2.7.1 DEFINE_DRIFT_DIAM Name Arguments Argument Type cell_t c,Thread *t real real DEFINE_DRIFT_DIAM c,t 该函数用于定义代数滑流混合模型(algebraic slip mixture model)颗粒或液滴的直径。c为网格,t为网格线。函数返回颗粒或液滴的直径。使用见4.10。 7.2.7.2 DEFINE_SLIP_VELOCITY Name Arguments Argument Type Domain *domain real void DEFINE_SLIP_VELOCITY domain 该函数用于定义代数滑流混合模型(algebraic slip mixture model)的滑流速度(slip velocity)。该函数作用范围是整个网格区域,无返回值。使用见4.9。 7.2.8 特定线的指针

在很多应用UDF的场合,需要在一条特定的线上进行操作。为满足这种要求,首先,可以从Boundary Conditions 面板得到需要操作的线的ID,然后就可用宏Lookup_Thread将指针指向该条线。

在下面的例子中, C语言函数Print_Thread_Face_Centroids调用FLUENT的宏Lookup_Thread将指针指向特定的线,然后将线上所有面的质心坐标输入文件中。宏DEFINE_ON_DEMAND定义的函数get_coords取出其中的两条线,并打印线上所有面的质心坐标。

#include “udf.h”

extern Domain *domain

85

FILE *fout static void

Print_Thread_Face_Centroids(Domain *domain,int id) {

real FC[2]; face_t f;

Thread *t=Lookup_Thread(domain,id); fprintf(fout, “thread id %d\\n”,id); begin_f_loop(f,,t) {

F_CENTROID(FC,f,t);

fprintf(fout,“f%d %g %g %g\\n”,f,FC[0],FC[1],FC[2]); }

end_f_loop(f,t) fprintf(fout,“\\n”); }

DEFINE_ON_DEMAND(get_coords) {

fout = fopen(“faces.out”,“w”);

Printf_Thread_Face_Centroids(domain,2); Printf_Thread_Face_Centroids(domain,4); fclose(fout); }

7.2.9 函数体 7.2.9.1 介绍

用户自定义函数体部分包含在紧跟着宏DEFINE_定义的大括弧内,如下例。这和标准C语言函数体的定义是相同的。

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.)

mu_lam = 143.2135 – 0.49725 * temp; else

mu_lam = 1.; return mu_lam; }

7.2.9.2 Interpreted UDFs的限制性

Interpreted型书写函数体时并不能完全应用C语言函数,这在前面有过论述。此外,数量的单位制必须采用国际单位制。

7.2.9.3 函数的功能

UDFs执行五种功能:

1. 返回变量值; 2. 调节参数;

3. 返回变量值并且调节参数;

4. 调节FLUENT的变量(不以参数形式传递); 5. 向case或data文件读写信息。

宏定义的函数返回类型如果不是void型,就返回实型值。下面的例子分别说明不同功能的函数。 7.2.9.4 返回变量值

86

下面的UDF计算与温度有关的粘性系数,并返回该值。 #include “udf.h”

DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity,cell,thread)/*定义物性的宏*/ {

real mu_lam;

real temp = C_T(cell,thread);/*变量temp存放网格的温度*/ if (temp > 288.) mu_lam = 5.5e-3; else if (temp > 286.)

mu_lam = 143.2135 – 0.49725 * temp; else

mu_lam = 1.;

return mu_lam;/*变量mu_lam存放粘性系数值,函数返回该值*/ }

7.2.9.5 调节参数

下面的UDF给出简单二元气相系统的体积反应速率。 #include “udf.h”

#define K1 2.0e-2 #define K2 5.

DEFINE_VR_RATE(user_rate,cell,thread,r,mole_weight,species_mf,rate,rr_t) {

real s1 = species_mf[0]; real mw1 = mole_weight[0];

if (FLUID_THREAD_P(thread) && THREAD_VAR(thread) .fluid. porous) *rate = K1*s1/pow((1.+K2*s1),2.)/mw1; else

*rate = 0.; }

函数名为 user_rate,函数体中用if语句判断是否处于多孔介质区,仅在多孔介质区有化学反应。 7.2.9.6 返回变量值并调节参数

下面的UDF定义的是swirl-velocity的源项。 #include “udf.h”

#define OMEGA 50 /* rotational speed of swirler */

#define WEIGHT 1.e20 /* weighting coefficients in linearized equation */ DEFINE_SOURCE(user_swirl,cell,thread,dS,eqn) {

real w_vel,x[ND_ND],y,source; CENTROID(x,cell,thread); y = x[1];

w_vel = y*OMEGA; /* linear w_velocity at the cell */ source = WEIGHT*(w_vel – C_WSWIRL(cell,thread)); dS[eqn] = -WEIGHT; return source; }

函数名为user_swirl,函数计算了变量source并且返回其值。函数的各项参数的意义参见2.5.10。 7.2.9.7 调节FLUENT变量

下面的函数调节存贮于内存的FLUENT变量,函数定义了x方向速度的边界条件。 #include “udf.h”

DEFINE_PROFILE(inlet_x_velocity,thread,position) {

87

real x[ND_ND]; real y; face_t f;

begin_f_loop(f,thread) {

F_CENTROID(x,f,thread); y = x[1];

F_PROFILE(f,thread,position) = 20. -y*y/(.0745*.0745)*20; }

end_f_loop(f,thread) }

函数的参数position是个数字标签,标记每一步循环(loop)中被设置的变量。函数调节的FLUENT变量F_PROFILE。

7.2.9.8 读写data或case文件

下面的函数介绍了如何读写静态变量kount,如何计算静态变量请参见4.6。 #include “udf.h”

int kount = 0; /*定义静态变量kount*/ DEFINE_ADJUST(demo_calc,domain) {

kount ++;

printf(“kount = %d\\n”,kount); }

DEFINE_RW_FILE(writer,fp) {

printf(“Writing UDF data to data file…\\n”);

fprintf(fp,”%d”,kount); /*将kount写入data文件中*/ }

DEFINE_RW_FILE(writer,fp) {

printf(“Reading UDF data from data file…\\n”);

fscanf(fp,“%d”,&kount); /*从数据文件中读取kount值*/ }

上面有三个函数。如果迭代10次,则kount值为10,然后将当前值10存贮到数据文件中,如果下次将kount值读入FLUENT继续运算,则kount将在10的基础上增加。我们可以存贮任意多的静态变量,不过读写顺序必须一致。 7.2.10 解法器函数(Solver Functions) 7.2.10.1 概述

在很多情况下,UDF需要得到FLUENT解法器中的数据。例如:

1. 所求解的变量及其导数(例如,速度,温度等);

2. 网格和面几何性质(例如,面面积,网格体积,网格质心坐标等); 3. 物质的物理性质(例如,密度,粘性系数,导热系数等)。

! 我们可以取出比热,但是不能修改。

我们可以利用下一节所列FLUENT提供的解法器函数,得到解法器中的数据。这里所说的函数是从广义上讲的,因为其中包括函数和宏,只有在源文件appropriate.h中定义的才是真正的函数。

! 如果使用的是Interpreted 型的UDF,则只能使用这些FLUENT提供的解法器函数。

解法器函数可以与C函数一起在函数体中混合使用。为方便起见,一些最常用的C函数列在附录B中。 下面章节列出的函数中包括它们的参数,参数类型和返回值,还有对该函数说明的源文件。例如 C_CENTROID(x,c,t)

有三个参数:x,c和t,其中c和t为输入参数,x为输出参数,输出网格的坐标值。 7.2.10.2 辅助几何关系

88


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