fluent学习中自定义函数

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2024年6月26日发(作者：)

第七章 自定义函数

7.1，概述

用户自定义函数（User－Defined Functions，即UDFs）可以提高FLUENT

程序的标准计算功能。它是用C语言书写的，有两种执行方式：interpreted型和

compiled型。Interpreted型比较容易使用，但是可使用代码（C语言的函数等）

和运行速度有限制。Compiled型运行速度快，而且也没有代码使用范围的限制，

但使用略为繁琐。

我们可以用UDFs来定义：

a) 边界条件

b) 源项

c) 物性定义（除了比热外）

d) 表面和体积反应速率

e) 用户自定义标量输运方程

f) 离散相模型（例如体积力，拉力，源项等）

g) 代数滑流（algebraic slip）混合物模型（滑流速度和微粒尺寸）

h) 变量初始化

i) 壁面热流量

j) 使用用户自定义标量后处理

边界条件UDFs能够产生依赖于时间，位移和流场变量相关的边界条件。例

如，我们可以定义依赖于流动时间的x方向的速度入口，或定义依赖于位置的温

度边界。边界条件剖面UDFs用宏DEFINE_PROFILE定义。有关例子可以在5.1

和6.1中找到。源项UDFs可以定义除了DO辐射模型之外的任意输运方程的源

项。它用宏DEFINE_SOURCE定义。有关例子在5.2和6.2中可以找到。物性

UDFs可用来定义物质的物理性质，除了比热之外，其它物性参数都可以定义。

例如，我们可以定义依赖于温度的粘性系数。它用宏DEFINE_PROPERTY定义，

相关例子在6.3中。反应速率UDFs用来定义表面或体积反应的反应速率，分别

用宏DEFINE_SR_RATE和DEFINE_VR_RATE定义，例子见6.4。离散相模型

用宏DEFINE_DPM定义相关参数，见5.4。UDFs还可以对任意用户自定义标量

的输运方程进行初始化，定义壁面热流量，或计算存贮变量值（用用户自定义标

量或用户自定义内存量）使之用于后处理。相关的应用见于5.3，5.5，5.6和 5.7。

UDFs有着广泛的应用，本文并不能一一叙述。如果在使用中遇到问题，可

以联系FLUENT技术支部门要求帮助。在此推荐一个网站，

上面有FLUENT论坛，可进行相关询问和讨论。

7.1.1 书写UDFs的基本步骤

在使用UDFs处理FLUENT模型的过程中，我们一般按照下面五步进行：

1．概念上函数设计

2．使用C语言书写

3．编译调试C程序

4．执行UDF

5．分析与比较结果

第一步分析我们所处理的模型，目的是得到我们要书写的UDF的数学表达

式。第二步将数学表达式转化成C语言源代码。第三步编译调试C语言源

代码。第四步在FLUENT中执行UDF。最后一步，将所得到的结果与我们

要求的进行比较，如果不满足要求，则需要重复上面的步骤，直到与我们期

望的吻合为止。

7.1.2 Interpreted型与Compiled型比较

Compiled UDFs执行的是机器语言，这和FLUENT本身运行的方式是一样

的。一个叫做Makefile的过程能够激活C编辑器，编译我们的C语言代码，从

而建立一个目标代码库，目标代码库中包含有高级C语言的低级机器语言诠释。

在运行的时候，一个叫做“dynamic loading”的过程将目标代码库与FLUENT连

接。一旦连接之后，连接关系就会在case文件中与目标代码库一起保存，所以

读入case文件时，FLUENT就会自动加载与目标代码库的连接。这些库的建立

是基于特定计算机和特定FLUENT版本的，所以升级FLUENT版本后，就必须

重新建立相应的库。

相反，Interpreted UDFs是在运行的时候直接装载编译C语言代码的。在这

种情况下，生成的机器代码不依赖于计算机和FLUENT版本。编译后，函数信

息将会保存在case文件中，所以读入case文件时，FLUENT也会自动加载相应

的函数。Interpreted UDFs具有较强的可移植性，而且编译比较简单。对于简单

的UDFs，如果对运行速度要求不高，一般就采用Interpreted型的。

下面列出的是两种UDFs的一些特性：

1．Interpreted UDFs

——独立于计算机结构；

——能够完全当作Compiled UDFs使用；

——不能与其它编译系统或用户库连接；

——只支持部分C语言，不能包含：goto语句，非ANSI－C语法，结构，

联合，函数指针，函数数组等。

! Interpreted UDFs能够使用FLUENT提供的宏，间接引用存贮于FLUENT的

变量，详见2.10。

2．Compiled UDFs

——运行速度比Interpreted UDFs快；

——能够完全于C语言结合；

——能够用任何兼容ANSI－C的编辑器编译；

——对不同FLUENT版本（2D或3D）需要建立不同的共享库；

——不一定能够当作Interpreted UDFs使用。

我们在使用中首先要根据具体情况，明确使用哪种UDFs，然后才能进一步

去实现，在使用中要注意上面叙述的事项。

第二节 书写 UDFs

7.2.1 概述

书写Interpreted型和Compiled型用户自定义函数的过程和书写格式是一样

的。主要的区别在于与C语言的结合程度，Compiled型能够完全使用C语言的

语法，而Interpreted型只能使用其中一小部分，这在前面有过论述。

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