Fluent UDF【16】：通用宏[1]

有人留言说UDF专题好多内容是翻译自帮助文档，事实的确是这样的。UDF本没有太多需要介绍的内容，各位学习UDF的朋友们要养成查UDF文档的好习惯，没事儿多看看C语言，多动手练习。编程技能还是要靠不断地练习和总结，程序代码也要靠不断地修改和优化。

从本期开始，UDF专题进入攻坚阶段。本期介绍UDF中的通用宏。

Fluent UDF提供了一些通用宏，用于控制Fluent在使用过程中的一些行为，一些比较常用的通用宏包括：

• DEFINE_ADJUST：用于操纵变量

• DEFINE_DELTAT：用于调整时间步长

• DEFINE_EXECUTE_AT_END：在迭代完成后执行操作

• DEFINE_EXECUTE_AT_EXIT：在Fluent关闭时执行操作

• DEFINE_EXECUTE_FROM_GUI：实现在用户自定义界面中执行操作

• DEFINE_EXECUTE_ON_LOADING：加载UDF时执行一些操作

• DEFINE_EXECUTE_AFTER_CASE/DATA：读取Case文件后执行操作

• DEFINE_INIT：初始化

• DEFINE_ON_DEMAND：异步执行一些操作

• DEFINE_REPORT_DEFINITION_FN：为用户定义的报告返回值

• DEFINE_RW_FILE：读写文件

• DEFINE_RW_HDF_FILE：读写HDF文件

可以利用DEFINE_ADJUST宏调整或控制一些不作为调用参数的变量。例如用户可以使用DEFINE_ADJUST修改流动参数（如速度、压力等），也可以计算某些标量在全域的积分量，甚至可以基于计算结果调整边界条件。DEFINE_ADJUST宏在每一个迭代步被执行，并且在每一个迭代中传输方程求解之前被调用。

• 宏形式：DEFINE_ADJUST(name , d)

• 宏参数：symbol name, Domain *d

• 返回值：无返回值

• 调用形式：解释或编译

下面是一个简单的案例，其利用DEFINE_ADJUST宏在每一步迭代过程中计算区域内的湍流耗散率，计算结果显示在console中。

#include "udf.h"
DEFINE_ADJUST(my_adjust,d) {     Thread *t;  /* Integrate dissipation. */     real sum_diss=0.;     cell_t c;     thread_loop_c(t,d)     {         begin_c_loop(c,t)         {             sum_diss += C_D(c,t)* C_VOLUME(c,t);         }         end_c_loop(c,t)     }  
    printf("总耗散率: %gn", sum_diss); }

DEFINE_ADJUST宏编译或解释后，可以通过User Defined标签页下的Function Hooks…工具按钮来加载。如下图所示。

选择此工具按钮后弹出UDF加载对话框，如下图所示。

选择Adjust后的Edit…按钮，弹出Adjust Functions对话框，如下图所示，选择列表框中的宏，选择Add按钮将其从左侧列表框中加载至右侧列表框，点击OK按钮确认操作并关闭对话框。

这样，DEFINE_ADJUST宏就被被挂载到Fluent中，在每一次迭代时都会调用。

DEFINE_DELTAT宏主要用于在瞬态求解过程中控制时间步长。需要注意的是：此宏只能用于Time Stepping Method为Adaptive时。若为默认的Fixed，则会出错。如下图所示。

• 宏形式：DEFINE_DELTAT(name , d)

• 宏参数：symbol name, Domain *d

• 返回值：real

• 调用形式：解释或编译

如下例程为调整时间步长，当计算时间小于0.5s时，采用时间步长0.1s，其他时刻时间步长采用0.2。

#include "udf.h"
DEFINE_DELTAT(mydeltat,d) {     real time_step;     real flow_time = CURRENT_TIME;   
    if (flow_time < 0.5)        time_step = 0.1;   
    else        time_step = 0.2;   
    return time_step; }

解释或编译UDF后，此宏的加载方式为：

• 选择Run Calculation树形节点后，选择Time Stepping Method为Adaptive。

• 点选按钮Settings…，如下图所示。

• 在弹出的设置对话框中，设置User-Defined Time Step为所编译的UDF，如下图所示。点击OK按钮挂载宏。

此宏由用户手动调用执行，而非Fluent自动调用。

• 宏形式：DEFINE_ON_DEMAND(name )

• 宏参数：symbol name

• 返回值：没有任何返回值

• 调用形式：解释或编译

此宏的参数中并无任何Fluent传入的数据，因此如果是获取计算域中的数据，则需要利用Get_Domain先获取对应区域的Domain结构。

例如下面的实例计算了一个温度函数：

并将值赋给UDM。

#include "udf.h"
DEFINE_ON_DEMAND(on_demand_calc) {    Domain *d;    real tavg = 0.;    real tmax = 0.;    real tmin = 0.;    real temp,volume,vol_tot;    Thread *t;    cell_t c;    d = Get_Domain(1);     thread_loop_c(t,d)    {       begin_c_loop(c,t)       {            volume = C_VOLUME(c,t);            temp = C_T(c,t);           
            if (temp < tmin || tmin == 0.) 
                tmin = temp;           
            if (temp > tmax || tmax == 0.) 
                tmax = temp;            vol_tot += volume;            tavg += temp*volume;         }     end_c_loop(c,t)     tavg /= vol_tot;         begin_c_loop(c,t)     {          temp = C_T(c,t);          C_UDMI(c,t,0) = (temp-tmin)/(tmax-tmin);     }     end_c_loop(c,t)     } }

此宏编译或解释后，可通过User Defined标签页下按钮Execute on Demand…加载，如下图所示。

加载UDF后如下图所示。

利用DEFINE_RW_FILE宏可以向case或data文件写入信息，或者从case和data文件中读取信息。

• 宏形式：DEFINE_RW_FILE(name,fp )

• 宏参数：symbol name， FILE fp

• 返回值：没有任何返回值

• 调用形式：解释或编译

在宏中可以利用fscanf函数读取文件中的信息，也可以利用fprintf函数向文件写入信息。如下例程可以向data文件中写入DEFINE_ADJUST宏调用的次数，同时从data文件中读取调用的次数。

#include "udf.h"
int kount = 0; 
/* define global variable kount */
DEFINE_ADJUST(demo_calc,d) {     kount++;    
    printf("kount = %dn",kount); } DEFINE_RW_FILE(writer,fp) {    
    printf("Writing UDF data to data file...n");    
    fprintf(fp,"%d",kount); 
    /* write out kount to data file */
} DEFINE_RW_FILE(reader,fp) {    
    printf("Reading UDF data from data file...n");    
    fscanf(fp,"%d",&kount); 
    /* read kount from data file */
}

此宏的加载与DEFINE_ADJUST宏相同，也在User-Defined Function Hooks对话框中。

下期结合案例具体讲这四个宏的用法。

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道