Fluent UDF指南：非定常数值模拟与Smith预测控制器

本文档主要讨论了在Fluent软件中使用用户自定义函数(UDF)来处理非定常数值模拟的问题，特别是关于史密斯预估器在控制时滞过程中的应用。文档中提到了如何通过RP宏访问UDF中的非定常变量，如流动时间、计算时间步长等，并给出了一个示例UDF代码片段。 在Fluent中，UDF允许用户以C语言编写自定义程序，以扩展求解器的功能，如定制边界条件、定义材料属性和源项等。UDF有两种形式：解释型和编译型。解释型UDF在运行时被读取和解释，方便使用但速度较慢且源代码可见；而编译型UDF则在编译时集成到共享库中，执行速度快，但设置过程复杂且源代码不公开。 UDF的主要用途包括但不限于： 1. 定制边界条件：允许用户根据特定需求定义非标准边界条件。 2. 定义材料属性：用户可以自定义材料的物理和化学属性，以适应复杂工况。 3. 表面和体积反应率：用户可以定义化学反应速率，适应化学反应模拟。 4. 源项定义：用户可以添加自定义源项到Fluent的输运方程中。 5. 用户自定义标量输运方程（UDS）：允许创建新的物理量并定义其输运行为。 6. 在每次迭代中调节计算值：UDF可以动态调整计算过程中的参数。 7. 方案初始化：在模拟开始时，用户可以通过UDF设置初始条件。 8. 异步执行：UDF可以在需要时独立于主求解器执行，提高效率。 9. 后处理功能：通过UDF可以自定义报告和可视化结果的方式。 10. 改进Fluent模型：如离散项模型、多项混合物模型、离散发射辐射模型等。 尽管UDF功能强大，但需要注意的是，它们并不涉及核心算法的改进，这可能是出于保护源代码的考虑。不过，这限制了对Fluent性能的进一步优化。尽管如此，UDF仍然是扩展Fluent功能、解决特定问题的有效工具。通过学习和熟练掌握UDF的编写，用户可以充分利用Fluent的强大能力，解决复杂工程问题。