本案例演示在Fluent中利用UDF定义体积热源的基本过程。

1 计算模型

计算模型如图所示。采用UDF定义壁面温度分布与热源。温度分布的定义见案例1，本案例主要描述热源的定义。

Fluent中可以定义质量源、动量源、能量源以及湍流源项，能量源主要用于计算区域内存在体积热源的情况下。本案例中的热源是温度与速度的函数，其函数表达式为：

其中。

另外源项编写需要计算导数：

2 UDF准备

与源项相关的UDF宏为DEFINE_SOURCE。

此宏的定义形式为：

DEFINE_SOURCE (name, c, t, dS, eqn)

其中，name为宏名，可以是任何符合c语言函数命名规范的字符串；c与t的值来自于求解器，用于获取变量值；dS为源项对于传输方程因变量的导数的数组，通常需要在源代码内定义dS[eqn]的表达形式。

本案例定义的源项对应的源代码如下。

#include "udf.h"
DEFINE_SOURCE(heat_source, c, t, dS, eqn)
{
    const real C1 = 1.0;
    const real C2 = 0.03;
    real source;
    real cst_aux = C1 / (C2 - C_U(c, t));
    source = cst_aux * C_T(c, t);
    dS[eqn] = cst_aux;
    return source;
}

代码中的一些需要注意的地方：

• C_U宏用于获取x方向的速度；C_T宏用于获取温度值
• source定义了源项的表达式，该值需要返回给求解器
• dS[eqn]定义了源项对变量的导数表达式，对于能量源，通常是对温度求导

将上面的代码写到一个文本文件中，保存为文件heat_source.c。

3 Fluent设置

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与heat_source.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：

这里准备了两个源文件temp_wall.c与heat_source.c，其实也可以将源代码写在一个文件中。

”

UDF加载后TUI窗口显示如下图所示信息。

3.3 其它设置

• 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

• 设置计算区域fluid_2
• 激活选项Source Terms
• 选择Energy后的**Edit…**打开能量源设置对话框

• 如下图所示设置能量源为udf heat_source::libudf，点击OK按钮关闭对话框

• 指定入口速度0.01 m/s

• 如下图所示选择所有的壁面，点击右键菜单Multi Edit… 打开设置对话框

• 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

计算完毕后查看温度分布，如下图所示。

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本篇文章来源于微信公众号: CFD之道