本案例演示利用UDF宏DEFINE_PROFILE定义与坐标相关的边界条件。本案例极其基础，主要目的为熟悉Fluent UDF的编写、编译及加载过程。

1 模型描述

计算模型如下图所示。

二维计算模型，入口速度0.01 m/s，温度300 K，出口为压力出口。顶部壁面温度分布与x坐标相关，其函数关系为：

模型与问题都不复杂，这里的需要解决的是利用UDF定义温度的分布。

注：

Fluent提供了三种方法用于处理这种具有函数分布规律的边界条件：Profile文件、UDF以及表达式。Profile文件非常适合于处理有限数量的离散数据，其采用插值方式将离散数据点处理为函数分布；表达式功能是比较新的功能，可以在Fluent中直接将边界条件表示为连续的函数关系；UDF更为灵活，其不仅可以处理离散的数据，还可以直接表达连续的函数关系。

”

2 准备UDF

UDF文件通常为c文件或cpp文件。可以采用任何文本编辑器编写UDF代码，推荐使用VS Code与sublime txt。目前Fluent 2020R2版本已经内置了编译器，因此UDF编译不再需要额外安装Visual Studio软件。

DEFINE_PROFILE宏主要用于指定边界条件，该UDF宏的详细描述位于UDF手册的2.3.28节。该UDF形式为：

DEFINE_PROFILE (name, t, i)

其中，name为宏名，需要用户提供；t与i均为求解器传递参数，一般情况下不需要修改。若对此宏的写法不熟悉的话，建议在UDF手册中案例代码的基础上进行修改。

本案例涉及的UDF如下所示。

#include "udf.h"DEFINE_PROFILE(temp_wall_profile, t,i){    real x[ND_ND];    face_t f;    begin_f_loop(f,t)    {        F_CENTROID(x,f,t);        F_PROFILE(f,t,i) = -3200*x[0]*x[0]+1600*x[0]+300;    }    end_f_loop(f,t)}

对于上面的代码：

1. 所有的UDF代码都必须包含udf.h头文件，建议将包含该头文件的语句#include "udf.h"放在源代码的第一行
2. 第二行中的temp_wall_profile为宏名，可以为任何名称，但需要满足c语言的函数名命名规范
3. ND_ND为UDF内置宏常数，在二维模型中ND_ND的值为2，在三维模型中该值为3。x[ND_ND]为一个数组
4. begin_f_loop…end_f_loop为循环宏，其在边界面上进行循环，注意宏标识符中的f标识的是面，同理还有begin_c_loop宏标识在网格单元上进行循环
5. F_CENTROID宏用于获取网格面中心点坐标，这里传入x数组作为参数，返回的坐标值会存入到x数组中。注意x[0]得到的是x坐标，x[1]得到的是y坐标，若为三维模型，x[2]将得到z坐标
6. F_PROFILE宏将值返回给Fluent求解器，这里定义了一个函数表达式

将上面的代码写到一个文本文件中，保存为文件temp_wall.c。

本案例中的UDF可以使用编译或解释的方式运行。一般情况下编译UDF运行效率更高，但编译依赖于Fluent版本；解释型UDF不依赖于版本，但运行效率更低，通常建议调用频率高或计算开销大的代码采用编译方式运行。

3 Fluent设置

• 启动Fluent。若为2020R2之前的Fluent版本，进入Environment选项卡，激活选项Steup Compilation Environment for UDF并指定udf.bat文件路径。确保在udf.bat文件中指定了Visual Studio的安装路径

注：

若使用Fluent 2020R2版本，则无需使用udf.bat指定编译环境。

”

3.1 读取网格

• 利用菜单File → Read → Mesh…读取网格文件channel.msh

3.2 编译UDF文件

• 右键选择节点User Defined Functions，点击菜单项**Compiled…**打开文件编译对话框

• 如下图所示顺序编译UDF文件
• 点击Add…按钮打开文件对话框添加UDF源文件temp_wall.c
• 勾选选项Use Built-in Compiler
• 点击按钮Build编译代码
• 代码编译完毕后点击按钮Load加载UDF宏

注：

选项Use Built-In Compiler为2020R2版本新增功能。

”

UDF加载成功后TUI控制台窗口如下图所示。

• 若想要修改UDF代码重新编译，需要右键选择节点User Defined Functions，点击菜单项**Manage…**打开设置对话框

• 如下图所示选中UDF列表项，点击按钮Unload卸载UDF，并重复之前的步骤重新编译UDF

3.3 其他设置

• 激活能量方程

注：

案例UDF指定是温度边界，因此需要激活能量方程。

”

• 采用层流计算。这里根据案例的实际情况选择

• 指定入口速度0.01 m/s

• 合并计算区域（这一步不是必须的）

• 合并壁面边界（这一步非必须）

• 指定壁面边界条件
• 指定边界类型为Temperature
• 指定边界条件为udf temp_wall_profile::libudf

• 指定迭代计算参数

• 温度分布如下图所示

• 查看顶部壁面的温度分布

• 温度分布如下图所示，可以看到与UDF所描述的函数是相符的

相关模型文件下载。

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道