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FLUENTudf中文资料ch4
第四章DEFINE宏（未完整翻译）本章介绍了FLUENT公司所提供的预定义宏，我们需要用这些预定义宏来定义UDF。在本章中这些宏就是指DEFINE宏。?41概述?42通用解算器DEFINE宏?43模型指定DEFINE宏?44多相DEFINE宏?45离散相模型DEFINE宏41概述DEFINE宏一般分为如下四类?通用解算器?模型指定?多相?离散相模型DPM对于本章所列出的每一个DEFINE宏，本章都提供了使用该宏的源代码的例子。很多例子广泛的使用了其它章节讨论的宏，如解算器读取（第五章）和UTILITIESCHAPTER6。需要注意的是，并不是本章所有的例子都是可以在FLUENT中执行的完整的函数。这些例子只是演示一下如何使用宏。除了离散相模型DEFINE宏之外的所有宏的定义都包含在UDFH文件中。离散相模型DEFINE宏的定义包含在DPMH文件中。为了方便大家，所有的定义都列于附录A中。其实UDFH头文件已经包含了DPMH文件，所以在你的UDF源代码中就不必包含DPMH文件了。注意在你的源代码中，DEFINE宏的所有参变量必须在同一行，如果将DEFINE声明分为几行就会导致编译错误。42通用解算器DEFINE宏本节所介绍的DEFINE宏执行了FLUENT中模型相关的通用解算器函数。表421提供了FLUENT中DEFINE宏，以及这些宏定义的功能和激活这些宏的面板的快速参考向导。每一个DEFINE宏的定义都在UDFH头文件中，具体可以参考附录A。?DEFINE_ADJUST421节?DEFINE_INIT422节?DEFINE_ON_DEMAND423节?DEFINE_RW_FILE424节表421通用解算器DEFINE宏的快速参考向导功能DEFINE宏激活该宏的面板处理变量DEFINE_ADJUSTUSERDEFINEDFUNCTIONHOOKS初始化变量DEFINE_INITUSERDEFINEDFUNCTIONHOOKS异步执行DEFINE_ON_DEMANDEXECUTEONDEMAND读写变量到DEFINE_RW_FILEUSERDEFINEDFUNCTIONHOOKSCASE和DATA文件?421DEFINE_ADJUST?422DEFINE_INIT?423DEFINE_ON_DEMAND?424DEFINE_RW_FILE421DEFINE_ADJUST功能和使用方法的介绍DEFINE_ADJUST是一个用于调节和修改FLUENT变量的通用宏。例如，你可以用DEFINE_ADJUST来修改流动变量（如速度，压力）并计算积分。你可以用它来对某一标量在整个流场上积分，然后在该结果的基础上调节边界条件。在每一步迭代中都可以执行用DEFINE_ADJUST定义的宏，并在解输运方程之前的每一步迭代中调用它。参考图331和332FOR可以大致了解一下当DEFINE_ADJUST被调用时FLUENT解的过程宏DEFINE_ADJUSTNAME,D参变量类型DOMAIND返回的功能VOIDDEFINE_ADJUST有两个参变量NAME和D。NAME是你所指定的UDF的名字。当你的UDF编译并连接时，你的FLUENT图形用户界面就会显示这个名字，此时你就可以选择它了。D是FLUENT解算器传给你的UDF的变量。D是一个指向区域的指针，调节函数被应用于这个区域上。区域变量提供了存取网格中所有单元和表面的线程。对于多相流，由解算器传给函数的区域指针是混合层区域指针。DEFINE_ADJUST函数不返回任何值给解算器。例子1下面的UDF名字是ADJUST，它使用DEFINE_ADJUST对湍流耗散在整个区域上积分。然后这个值会打印在控制台窗口中。每一步迭代都会调用这个UDF。它可以作为解释程序或者编译后的UDF在FLUENT中执行。///积分湍流耗散并将其打印到控制台窗口的UDF///INCLUDEUDFHDEFINE_ADJUSTMY_ADJUST,D{THREADT/INTEGRATEDISSIPATION/REALSUM_DISS0CELL_TCTHREAD_LOOP_CT,D{BEGIN_C_LOOPC,TSUM_DISSC_DC,TC_VOLUMEC,TEND_C_LOOPC,T}PRINTFVOLUMEINTEGRALOFTURBULENTDISSIPATIONG\N,SUM_DISS}例子2下面UDF的名字是ADJUST_FCN，它用DEFINE_ADJUST指定了某一自定义标量是另一自定义标量的梯度的函数。该函数在每一次迭代中都会被调用。它可以作为编译后的UDF在FLUENT中执行。///UDFFORDEFININGUSERDEFINEDSCALARSANDTHEIRGRADIENTS///INCLUDEUDFHDEFINE_ADJUSTADJUST_FCN,D{THREADTCELL_TCREALK_EL10/DONOTHINGIFGRADIENTISNTALLOCATEDYET/IFDATA_VALID_PRETURNTHREAD_LOOP_CT,D{IFFLUID_THREAD_PT{BEGIN_C_LOOP_ALLC,T{C_UDSIC,T,1K_ELNV_MAG2C_UDSI_GC,T,0C_VOLUMEC,T}END_C_LOOP_ALLC,T}}}ACTIVATINGANADJUSTUDFINFLUENT在为ADJUSTUDF的源代码进行编译和连接之后，你可以在FLUENT中的USERDEFINEDFUNCTIONHOOKS面板激活这个函数。更详细的内容请参阅811节。422DEFINE_INIT功能和使用方法的介绍你可以用DEFINE_INIT宏来定义一组解的初始值。DEFINE_INIT完成和修补一样的功能，只是它以另一种方式UDF来完成。每一次初始化时DEFINE_INIT函数都会被执行一次，并在解算器完成默认的初始化之后立即被调用。因为它是在流场初始化之后被调用的，所以它最常用于设定流动变量的初值。参考图331和332关于FLUENT解过程的介绍可以看出什么时候调用DEFINE_INIT函数。MACRODEFINE_INITNAME,DARGUMENTTYPESDOMAINDFUNCTIONRETURNSVOIDDEFINE_INIT有两个参变量NAME和D。NAME是你所指定的UDF的名字。当你的UDF编译并连接时，你的FLUENT图形用户界面就会显示这个名字，此时你就可以选择它了。D是FLUENT解算器传给你的UDF的变量。DISAPOINTERTOTHEDOMAINOVERWHICHTHEINITIALIZATIONFUNCTIONISTOBEAPPLIEDTHEDOMAINARGUMENTPROVIDESACCESSTOALLCELLANDFACETHREADSINTHEMESHFORMULTIPHASEFLOWS,THEDOMAINPOINTERTHATISPASSEDTOTHEFUNCTIONBYTHESOLVERISTHEMIXTURELEVELDOMAINPOINTERADEFINE_INITFUNCTIONDOESNOTRETURNAVALUETOTHESOLVER例子下面的UDF名字是MY_INIT_FUNC，它在某一个解中初始化了流动变量。在解过程开始时它被执行了一次。它可以作为解释程序或者编译后的UDF在FLUENT中执行。///UDFFORINITIALIZINGFLOWFIELDVARIABLES///INCLUDEUDFHDEFINE_INITMY_INIT_FUNCTION,DOMAIN{CELL_TCTHREADTREALXCND_ND/LOOPOVERALLCELLTHREADSINTHEDOMAIN/THREAD_LOOP_CT,DOMAIN{/LOOPOVERALLCELLS/BEGIN_C_LOOP_ALLC,T{C_CENTROIDXC,C,TIFSQRTND_SUMPOWXC005,2,POWXC105,2,POWXC205,2TMAX||TMAX0TMAXTEMPVOL_TOTVOLUMETAVGTEMPVOLUME}END_C_LOOPC,TTAVG/VOL_TOTPRINTF\NTMINGTMAXGTAVGG\N,TMIN,TMAX,TAVG/COMPUTETEMPERATUREFUNCTIONANDSTOREINUSERDEFINEDMEMORY//LOCATIONINDEX0/BEGIN_C_LOOPC,T{TEMPC_TC,TC_UDMIC,T,0TEMPTMIN/TMAXTMIN}END_C_LOOPC,T}}GET_DOMAINISAMACROTHATRETRIEVESTHEPOINTERTOADOMAINITISNECESSARYTOGETTHEDOMAINPOINTER
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|系统分类:|文章来源:转载
1、什么是UDF？为什么要使用UDF？UDF有哪些局限性？UDF有哪些特点？
答：UDF（User Defined Function），用户自定义函数。能被FLUENT求解器动态加载以增强器标准特性的用户程序。例如：可以利用UDF定义用户自己的边界条件、材料属性、源项、指定定制的模型参数、初始化求解器或增强后处理。UDF采用C语法进行编写，一个源程序能够包含一个或多个UDF程序，而且能够定义多个源文件。尽管UDF能很大范围的使用fluent特性，然而并不是所有的FLUENT模型变量都能被UDF访问到。
UDF程序的特性：（1）采用C语言编写（2）必须包含UDF.H头文件（3)利用DEFINE宏（4）使用ANSYS FLUENT支持的预定义宏和函数访问FLUENT求解器数据或执行其他操作（5）采用解释或编译的方式执行（6）使用和返回的值均为SI单位制。
2、解释型UDF和编译型UDF
UDF源文件可以被解释或编译执行。编译型UDF使用图形用户界面，通过两步操作（build-load)，将源文件编译成共享库目标文件，随后将其加载进FLUENT中。编译型UDF是运行时动态加载的。解释性UDF与编译型有很大成都的不同，它采用解释的方式加载源文件，只采用一步操作。
3、解释性UDF不支持的C语言特性
<FONT color=#)goto语句 （2）非ANSI-C语法 （3）直接数据结构引用 （4）局部结构声明 （5）联合体 （6）函数指针 （7）函数数组 （8）多维数组
4、解释型UDF与编译型UDF的差异
（1）解释型UDF：（a）能够很方便的移植到其他平台（b）能完全作为编译型UDF进行编译（c）不需要C编译器（d）运行效率要低于编译型UDF（e）严格的遵循C语法（f）无法连接编译系统或用户自定义库（g）只能使用预定义宏调用FLUENT中存储的数据结构
（2）编译型UDF：（a）运行效率要高于解释型UDF（b）对使用C语言并不是很严格（c）能够调用其他语言编写的函数（d）如果包含了一些解释性UDF无法处理的语法，则无法用于解释执行。
（3）选用原则：（a）对于一些小的、直接使用的宏，采用解释型UDF（b）对于复杂的宏，则采用编译型UDF（c）在一些对CPU效率要求很高的场合，使用编译型UDF（d）对于需要使用共享库的场合，使用编译型UDF
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Copyright &Fluent UDF【4】：C语言 - 流沙[胡坤] - 博客园
Fluent UDF利用的是C语言，本文简单介绍在UDF中经常会用到的C语言常识。
本文部分内容来自UDF手册。
1 C语言中的注释
C语言中的注释利用/*及*/来实现。例如:
/*这是一个注释*/
注释也可以跨行实现，如:
/*这是一个
跨行注释*/
注意:在编写UDF的过程中，不能把DEFINE宏(如DEFINE_PROFILE)放置在注释中，否则会引起编译错误
2 基本数据类型
Fluent UDF解释器支持的标准C数据类型包括:
int。整形，存储形如1,2,3之类的整数。
long。长整形。存储数据与int类似，但范围更广。
float。浮点型。存储小数，如1.234等
double。双精度浮点型。与float类似。
char。字符型，如'a','b','c'等。
Fluent UDF中还有real型，其实这是Fluent自定义的数据类型，在双精度求解器中，real类型与double类型相同，而在单精度求解器中，real类型等同于float类型。UDF自动进行转换，因此在需要浮点数时，可以全部采用real类型。
在C语言中可以利用#define来定义常数。需要注意的是，定义为常数类型后，该变量的值不能改变。如:
#define WALL_ID 5
#define YMIN 0.0
#define YMAX 0.4
这样定义完毕后，WALL_ID的值不能再发生改变，因此如下的语句会引发编译错误:
WALL_ID = WALL_ID +1 ;
变量用于存储数据。所有变量都包含类型、名称以及值，有时候还包含存储标记（如静态变量和外部变量）。C语言中所有的变量在使用之前都必须声明，这样C编译器才会知道该如何为此变量分配内存。
4.1 全局变量和局部变量
C语言中的全局变量定义在函数的外部，该变量可以被源文件中所有的函数引用。全局变量如果未被声明为静态变量的话，还可以被外部函数引用。如下例中的全局变量声明：
#include "udf.h"
/*此处定义的是全局变量*/
DEFINE_ADJUST(vol,domain)
/*此处可以访问变量volume*/
局部变量一般定义在函数体内，其只在函数体内起作用，在函数体外无法被访问到。如下程序中的局部变量定义。
DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity, cell, thread)
/*局部变量 */
real temp = C_T(cell, thread);
/* 局部变量 */
if (temp & 288.)
mu_lam = 5.5e-3;
else if (temp & 286.)
mu_lam = 143.2135 - 0.49725 *
mu_lam = 1.;
return mu_
4.2 外部变量
当在某个源文件中定义了一个未加static的全局变量后，若想在另一个源文件中调用此变量，此时可以使用外部变量声明来实现。采用如下声明：
注意：extern声明只能用于编译型UDF中。
以下是一个利用extern的案例。
假设在源文件file1.c中定义了全局变量：
#include "udf.h"
DEFINE_ADJUST(compute_volume, domain)
volume = ....
若其他的的源文件想要利用此全局变量volume， 此时可以创建头文件，并将变量volume声明为extern变量，如创建头文件extfile.h，写入内容：
之后就可以在其他的源文件中使用此变量volume了，如在源文件file2.c中：
#include "udf.h"
#include "extfile.h"
DEFINE_SOURCE(heat_source,c,t,ds,eqn)
real total_source = ...;
source = total_source/
温馨提示：外部变量使用起来很麻烦也很容易出错，如果对其不甚了解的话，建议不要使用。
4.3 静态变量
静态变量（声明时添加static关键字）在用于局部变量或全局变量时具有不同的作用。局部变量被声明为static时，当函数返回后变量并不销毁，变量的值依旧被保留。
全局变量被声明为static时，该变量能够被此源文件中的所有函数调用，但不能被其他源文件中的函数调用。实际上是变量被隐藏了。
例如在文件mysource.c中有如下代码：
#include "udf.h"
static real abs_coeff = 1.0; /*静态全局变量*/
/* 此变量只能被本文件中的其他函数调用 */
DEFINE_SOURCE(energy_source, c, t, dS, eqn)
/* 局部变量*/
int P1 = ....; /* 局部变量*/
/*变量只能被当前函数调用，但在函数返回时变量并不释放 */
dS[eqn] = -16.* abs_
source =-abs_coeff *(4.* SIGMA_SBC );
DEFINE_SOURCE(p1_source, c, t, dS, eqn)
int P1 = ...;
dS[eqn] = -abs_
source = abs_coeff *(4.* SIGMA_SBC);
更多关于static的描述可参见文章[www.cnblogs.com/stoneJin/archive//2183313.html] (www.cnblogs.com/stoneJin/archive//2183313.html)
温馨提示：与全局变量类似，静态变量也尽量少用，容易造成不必要的麻烦。
5 用户自定义数据类型
C语言允许用户自己定义数据类型，通过使用结构体及typedef关键字。如定义类型：
typedef struct list
mylist x,y,z;
上例定义了一个结构体类型mylist，并定义了三个结构体变量x,y,z。
6 强制转换
在C语言中，有时需要对类型进行强制转换，如将浮点型强制转换为整形，如下例中。
real y=3.1415926;
int z=x+(int)y;
计算完毕后，z=4。
C语言中的函数执行独立的任务。函数能够被同一源文件中的其他函数调用，也可以由源文件之外的函数调用。
函数定义包含函数名以及被传递给函数的零个或多个参数列表。函数包含一个包含在大括号内的主体，主体中包含执行任务的指令。 函数可以返回特定类型的值。
函数返回特定数据类型的值（例如，实数），如果类型为void，则不返回任何值。 要确定DEFINE宏的返回数据类型，可查看udf.h文件中宏的相应#define语句。
C语言中数组变量定义为name[size]，其中name为数组变量的名称，size为数组中存储的单元数量。C语言中数组索引从0开始。
int a[10], b[10][10];
real rad[5];
rad[4] = 3.;
b[10][10] = 4;
指针是一种存储变量内存地址的变量。换句话说，指针是一个变量，这个变量指向另外一个变量的内存地址。指针变量的声明:
int */*定义指针变量ip*/
定义了指针变量后，可以利用取址运算符将其他变量的地址赋予指针变量，如:
也可以为指针变量赋值，如:
当指针作为函数的参数，此时为传址调用，在函数体内修改指针参数的值，会改变调用函数时传递的参数的值。此功能可以实现一个函数返回多个值。
如下的C程序:
#include &stdio.h&
int add(int *a,int b)
int sum = 0;
sum = *a +
int main() {
int a = 1;
int b = 2;
int sum = 0;
sum = add(ip,b);
printf("sum=%d,a=%d\n",sum,a);
传递的参数值被函数体内的程序改变。
10 流程控制
C语言中可以用逻辑判断和循环来进行流程控制。
10.1 if语句
if语句用于逻辑判断。可写成:
if(逻辑判断表达式)
若逻辑判断存在多个分支，可以采用if-else结构。如:
else(x&=0 && x&3)
10.2 for循环
for语句常用于循环表达。
int i,j,n&=10;
for(i=1;i&n;i++)
printf("%d%d\n",i,j)
常用的代数操作符:
= 赋值操作
+ 加法计算
- 减法计算
* 乘法运算
/ 除法运算
% 求模运算
常用的逻辑操作符:
&= 小于等于
12 C库函数
常用的三角函数:
double acos (double x);
double asin (double x);
double atan (double x);
double atan2 (double x, double y);
double cos (double x);
double sin (double x);
double tan (double x);
double cosh (double x);
double sinh (double x);
double tanh (double x);
常用的数学函数:
double sqrt (double x);
double pow(double x, double y);
double exp (double x);
double log (double x);
double log10 (double x);
double fabs (double x);
double ceil (double x);
double floor (double x);
一些常用的标准输入输出函数:
FILE *fopen(char *filename, char *mode);
int fclose(FILE *fp);
int printf(char *format,...);
int fscanf(FILE *fp, char *format,...);
int fscanf(FILE *fp, char *format,...);
更多的内容可参阅C语言教程。
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