本案例演示利用Fluent UDF在计算过程中进行数据处理的基本过程。

案例实现的功能为：在计算迭代过程中实时获取计算区域内的最高温度与最低温度，并将温度单位转换为摄氏度输出到控制台窗口。

演示的UDF宏包括：

• DEFINE_ADJUST：该UDF宏在每次迭代计算之前调用
• DEFINE_ON_DEMAND：该UDF宏为用户手动调用
• DEFINE_EXECUTE_AT_END：该UDF宏为每次迭代完毕后调用

注：

如果数据处理中涉及到变量全局约简，则需要注意串行代码与并行代码之间的差异，若在并行模式下运行Fluent，则需要将串行代码改造为并行代码。

”

本案例演示的cas文件采用之前的案例文件UDF02.cas。

1 DEFINE_ADJUST宏

该宏使用框架如下所示。

DEFINE_ADJUST(post_adjust, d)
{
    /* Initialize min/max */
    /* Check for UDMs */
    /* Loop over all threads */
        /* Loop over all cells */
            /* Get Temperature */
            /* Calculate and store °C temperature */
            /* Check for min/max */
    /* print min/max */
}

完整的UDF代码如下。注意下面的代码为串行代码，在并行模式下运行会出现问题，关于并行代码的改造工作，我们在后续的案例中再进行描述。

DEFINE_ADJUST(post_adjust, d)
{
    real T_min = REAL_MAX, T_max = 0.0;
    Thread *t;
    cell_t c;
 
    /*检查UDM是否定义*/
    if (N_UDM < 1)
    {
        Message0("n  Error: No UDM defined! Abort UDF execution.n");
        return;
    }
    /*在所有cell threads上遍历*/
    thread_loop_c(t, d){
        /* 在所有cells中遍历数据 */
        begin_c_loop(c, t){
            /*将转换的摄氏度温度存储在UDM中*/
            C_UDMI(c, t, 0) = C_T(c, t) - 273.15;
            /*查找最小温度与最大温度*/
            if (C_T(c, t) < T_min)
                T_min = C_T(c, t);
            if (C_T(c, t) > T_max)
                T_max = C_T(c, t);
        }
        end_c_loop(c, t)
    }
 
    /*将温度转换为摄氏温度*/
    T_min -= 273.15;
    T_max -= 273.15;
    Message0(" Minimum temperature = %.1f degCtMaximum temperature = %.1f degCn", T_min, T_max);
}

注：

若采用Fluent内置编译器进行编译，在编译之前需要去掉源代码中的中文注释，或采用英文注释进行替代，否则编译可能会出错。若使用Visual Studio编译则不存在此问题。

”

2 Fluent测试

• 启动Fluent，指定Solver Processes为1

注：

Fluent新版本已经无法采用串行模型运行。这里指定CPU数量为1，实质上依然采用的是并行模式。

”

• 读取之前的案例文件udf2.cas，卸载libudf

注：

在编译新的UDF之前，通常先要卸载已经加载的UDF。

”

• 用内置的编译器编译UDF

• 编译及加载成功后TUI窗口信息显示如下图所示

• 点击按钮Function Hooks… 打开UDF挂载对话框

• 点击Adjust右方的Edit… 按钮

• 如下图所示选择列表项post_adjust::libudf，点击Add按钮增加UDF

• 挂载完毕后的对话框如下图所示

• 初始化并开始计算，计算中出现了如下图所示的错误提示，这是因为UDF中使用了C_UDMI宏，但在使用时没有增加UDM

注：

UDM常用于求解器内部数据交换和数据保存，本案例中也可以不使用UDM。

”

• 右键选择模型树节点User Define Memory，点击菜单项Edit… 打开UDM设置对话框

• 设置Number of User-Defined Memory Locations为1，如下图所示，点击OK按钮关闭对话框

• 重新开始计算，如下图所示

查看温度分布，如下图所示。

可以看到DEFINE_ADJUST宏输出了正确的温度信息，最低温度300K（输出26.9 ℃)，最高温度约525K（输出251.7℃)。

3 并行模式中运行

• 换用多核并行计算，如下图所示采用30核进行计算

• 计算中输出信息如图所示，可以看到输出的最低温度为83 ℃，最高温度为186.1℃

• 而实际云图显示的温度如下图所示

很明显并行计算时得到的最低温度、最高温度与计算结果不符。原因在于代码中并未进行全局约简，得到的数据只是node0分区中的物理量。关于并行处理的问题，我们放到后续的案例中进行处理。

4 DEFINE_ON_DEMAND宏

DEFINE_ON_DEMAND宏可以在加载后手工调用。根据前面的代码，很容易将其放置在DEFINE_ON_DEMAND宏中，完成的代码如下所示。

DEFINE_ON_DEMAND(post_demand)
{
  real T_min = REAL_MAX, T_max = 0.0;
 
  Thread *t;
  cell_t c;
  Domain *d = Get_Domain(1);
 
  /* Check for UDMs */
  if (N_UDM < 1) {
    Message0("n  Error: No UDM defined! Abort UDF execution.n");
    return;
  }
 
  /* Loop over all cell threads */
  thread_loop_c(t, d)
  {
    /* Loop over all cells */
    begin_c_loop(c, t)
    {
      /* Calculate and store °C temperature in first UDM */
      C_UDMI(c, t, 0) = C_T(c, t) - 273.15;
      /* Check for min/max */
      if (C_T(c, t) < T_min) T_min = C_T(c, t);
      if (C_T(c, t) > T_max) T_max = C_T(c, t);
    }
    end_c_loop(c, t)
  }
 
  /* Convert to °C just before printing min/max, */
  T_min -= 273.15;
  T_max -= 273.15;
  Message0(" Minimum temperature = %.1f degCtMaximum temperature = %.1f degCn", T_min, T_max);
}

采用单核运行Fluent，编译并加载UDF。需要注意的是，本案例中的DEFINE_ON_DEMAND宏读取计算域中的物理变量，因此在运行此宏之前，需要对计算域进行了初始化，或完成了计算之后再调用此宏，否则可能会出现错误。

• 点击按钮Execute on Demand… 打开对话框

• 设置Execute on Demand为post_demand::libudf，点击按钮Execute执行代码

• 代码执行后在TUI窗口输出温度信息，如下图所示

5 DEFINE_EXECUTE_AT_END宏

DEFINE_EXECUTE_AT_END宏的运行时机是在每个迭代步或时间步长计算完毕后，相同方式处理完毕的源代码如下所示。

DEFINE_EXECUTE_AT_END(post_end)
{
  real T_min = REAL_MAX, T_max = 0.0;
 
  Thread *t;
  cell_t c;
  Domain *d = Get_Domain(1);
 
  /* Check for UDMs */
  if (N_UDM < 1) {
    Message("n  Error: No UDM defined! Abort UDF execution.n");
    return;
  }
 
  /* Loop over all cell threads */
  thread_loop_c(t, d)
  {
    /* Loop over all cells */
    begin_c_loop(c, t)
    {
      /* Calculate and store °C temperature in first UDM */
      C_UDMI(c, t, 0) = C_T(c, t) - 273.15;
      /* Check for min/max */
      if (C_T(c, t) < T_min) T_min = C_T(c, t);
      if (C_T(c, t) > T_max) T_max = C_T(c, t);
    }
    end_c_loop(c, t)
  }
 
  /* Convert to °C just before printing min/max, */
  T_min -= 273.15;
  T_max -= 273.15;
  Message(" Minimum temperature = %.1f degCtMaximum temperature = %.1f degCn", T_min, T_max);
}
 

采用单核运行Fluent，编译UDF并加载。

• 点击按钮Function Hooks… 打开UDF挂载对话框

• 点击Adjust右方的Edit… 按钮

• 选择post_end::libudf，点击按钮Add添加该UDF宏，点击OK按钮关闭对话框

• 初始化后执行计算，计算信息如下图所示

可以看到该UDF宏能够正确调用并实现应有的功能。

相关文件下载：

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道