Fluent中的用户自定义函数(UDF)详解

本文档主要介绍了在Fluent中使用用户自定义函数(UDF)的各种工具宏，包括数据有效性检查、线程标识、数学运算宏、消息和错误处理宏等，以及UDF的基本概念、用途和限制。 在Fluent中，UDF（用户自定义函数）是一种使用C语言编写的程序，它们可以被用来增强Fluent求解器的功能，提供定制化的边界条件、材料属性定义、源项设定等。通过使用Fluent Inc.提供的预定义宏，用户可以在UDF中访问求解器内部的数据。UDF有两种类型：解释型和编译型。解释型UDF在运行时被解释执行，易于使用但可能速度较慢，而编译型UDF则在编译时嵌入到共享库中，执行速度快但设置过程复杂。 在工具宏方面，6.10章节列举了几个常用的宏： - `Data_Valid_P()` 用于检查网格单元变量值的有效性，确保在进行计算前数据是正确的。 - `FLUID_THREAD_P()` 和 `BOUNDARY_FACE_THREAD_P(t)` 与线程和流体流动的特定面有关，可能用于多线程环境下的处理。 - `NULLP` 和 `NNULLP` 是指针判断宏，分别用于检测是否为NULL指针和非NULL指针。 - `C_FACE_THREAD(c,t,i)` 和 `C_FACE(c,t,i)` 与流体计算中的面和线程相关，可能是用于获取或操作特定面的信息。 - `M_PI` 提供π的值，常用于数学计算。 - `UNIVERSAL_GAS_CONSTANT` 是气体常数宏，用于涉及气体状态方程的计算。 - `SQR(k)` 和 `SQRT(k)` 分别表示平方和平方根运算宏。 - `Message Macro` 和 `Error Macro` 用于输出信息和错误提示，帮助调试和记录程序运行状态。 使用UDF的主要原因是，尽管Fluent具有强大的功能，但不能满足所有用户的具体需求。通过UDF，用户可以根据自己的需求扩展Fluent的功能，例如实现自定义的物理模型、特殊的边界条件和源项等。UDF的功能包括但不限于：定制边界条件、定义材料属性、定义反应率、创建用户自定义标量输运方程的源项、调节计算值、方案初始化、异步执行以及后处理的增强。 尽管UDF提供了许多灵活性，但也有其局限性，例如不涉及算法的改进，这可能限制了其在某些高级应用中的表现。不过，UDF仍然为用户提供了极大的自由度，使得Fluent能适应各种复杂的工程问题。