本文以案例形式演示将串行UDF代码改造为并行UDF代码。

前面的案例中，一些代码只能运行在串行模式或单CPU模式中，为了提高计算效率，有必要将串行代码改造为并行代码以使其运行于并行模式下。

1 代码改造

以前面案例中的DEFINE_ADJUST代码为例，描述如何将串行代码改写为并行代码。原始的串行代码如下所示。

DEFINE_ADJUST(post_adjust, d)
{
    real T_min = REAL_MAX, T_max = 0.0;
    Thread *t;
    cell_t c;
 
    if (N_UDM < 1)
    {
        Message0("n  Error: No UDM defined! Abort UDF execution.n");
        return;
    }
 
    thread_loop_c(t, d){
        begin_c_loop(c, t){
            C_UDMI(c, t, 0) = C_T(c, t) - 273.15;
            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)
    }
    T_min -= 273.15;
    T_max -= 273.15;
    Message0(" Minimum temperature = %.1f degCtMaximum temperature = %.1f degCn", T_min, T_max);
}

改造过程包括：

1. 将求解数据放到计算节点中。

这可以利用预处理命令#if !RP_HOST来实现。

DEFINE_ADJUST(post_adjust, d)
{
    real T_min = REAL_MAX, T_max = 0.0;
    #if !RP_HOST
        Thread *t;
        cell_t c;
    #endif

利用宏RP_HOST将求解数据放置在计算节点中。

2. N_UDM在所有节点上是等同的，因此无需放置到node节点中。注意代码中的Message0宏仅运行在node0节点上，这里不可以使用Message宏，除非将其放到Node节点中。

DEFINE_ADJUST(post_adjust, d)
{
    real T_min = REAL_MAX, T_max = 0.0;
    #if !RP_HOST
        Thread *t;
        cell_t c;
    #endif
 
    if (N_UDM < 1)
    {
        Message0("n  Error: No UDM defined! Abort UDF execution.n");
        return;
    }

3. 循环遍历只能在Node节点中进行，不可以在Host节点中运行。

#if !RP_HOST
thread_loop_c(t, d){
    begin_c_loop_int(c, t){
        C_UDMI(c, t, 0) = C_T(c, t) - 273.15;
        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)
}
#endif

注意这里将begin_c_loop修改为了begin_c_loop_int，明确指定在内部网格中进行遍历。

4. 全局约简

代码需要从全局区域中寻找最大最小温度值，因此需要进行全局约简。利用全局约简宏PRF_GRLOW1与PRF_GRHIGH1获取全局区域范围的最小最大值。

T_min = PRF_GRLOW1(T_min);
T_max = PRF_GRHIGH1(T_max);

5. 数据传递

计算节点需要将数据传递给Host节点，利用宏node_to_host_real来完成。

node_to_host_real_2(T_min,T_max);
T_min -= 273.15;
T_max -= 273.15;

6. 在Host节点上输出信息

   前面已经将计算数据发送至Host节点，因此这里在Host节点上输出信息。注意使用的是Message宏。

#if !RP_NODE
    Message(" Minimum temperature = %.1f degCtMaximum temperature = %.1f degCn", T_min, T_max);
#endif

修改完毕后的完整代码如下所示。

DEFINE_ADJUST(post_adjust, d)
{
    real T_min = REAL_MAX, T_max = 0.0;
#if !RP_HOST
    Thread *t;
    cell_t c;
#endif
    if (N_UDM < 1)
    {
        Message0("n  Error: No UDM defined! Abort UDF execution.n");
        return;
    }
#if !RP_HOST
    thread_loop_c(t, d)
    {
        begin_c_loop_int(c, t)
        {
            C_UDMI(c, t, 0) = C_T(c, t) - 273.15;
            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)
    }
#endif
    T_min = PRF_GRLOW1(T_min);
    T_max = PRF_GRHIGH1(T_max);
 
    node_to_host_real_2(T_min, T_max);
    T_min -= 273.15;
    T_max -= 273.15;
#if !RP_NODE
    Message(" Minimum temperature = %.1f degCtMaximum temperature = %.1f degCn", T_min, T_max);
#endif
}

2 代码测试

• 多核CPU并行启动Fluent

• 编译并加载UDF

• 计算信息如下图所示

• 温度云图如下图所示

可以看出，采用多核CPU并行计算，经过改造后的UDF代码能够正确地实现其功能。

案例相关文件下载：

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道