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ANSYSFluent二次开发基础

1.引言

ANSYSFluent是一款广泛应用于航空航天领域的计算流体力学（CFD）软件，能够模拟复杂的流体动力学问题。然而，标准的Fluent功能有时无法满足特定的工业需求，例如高级自定义边界条件、特定化学反应模型、特殊的湍流模型等。因此，ANSYSFluent提供了二次开发的功能，通过编写用户定义函数（UDFs）或使用Fluent的API来扩展其功能。

在本节中，我们将详细介绍ANSYSFluent二次开发的基础知识，包括UDF的编写、调试和应用，以及如何使用Fluent的API进行更高级的定制。

2.用户定义函数（UDFs）简介

用户定义函数（UDFs）是ANSYSFluent中的一项强大功能，允许用户通过编写C语言代码来扩展Fluent的功能。UDFs可以用于定义新的物理模型、自定义边界条件、源项、材料属性等。Fluent提供了丰富的UDF类型，包括初始化UDF、边界条件UDF、源项UDF、事件UDF等。

2.1UDF的类型

初始化UDF：用于设置初始条件。

边界条件UDF：用于定义自定义边界条件。

源项UDF：用于添加自定义源项。

事件UDF：用于在特定时间或迭代步骤执行某个操作。

材料属性UDF：用于定义材料的自定义属性。

混合物属性UDF：用于定义混合物的自定义属性。

反应速率UDF：用于定义自定义化学反应速率。

2.2UDF的编写

编写UDF通常需要遵循以下步骤：

定义函数类型：根据需要选择合适的UDF类型。

包含必要的头文件：使用Fluent提供的头文件来访问Fluent的函数和数据结构。

编写函数主体：实现自定义的计算逻辑。

编译UDF：将UDF编译成Fluent可以使用的动态链接库（DLL）。

加载UDF：在Fluent中加载编译好的UDF。

应用UDF：将UDF应用到具体的Fluent项目中。

2.3UDF的调试

调试UDF可以通过以下几种方法进行：

使用Fluent的日志文件：Fluent会生成日志文件，记录UDF的执行情况。

使用printf语句：在UDF中插入printf语句，输出中间结果。

使用Fluent的调试工具：Fluent提供了调试工具，可以逐行执行UDF代码。

2.4UDF的应用示例

2.4.1自定义边界条件

假设我们需要定义一个自定义的入口边界条件，使得入口速度随时间变化。以下是一个简单的UDF示例：

#includeudf.h

DEFINE_PROFILE(inlet_velocity,thread,position)

{

face_tf;

doublet=RP_Get_Real(flow-time);//获取当前时间

doublevelocity;

//定义速度随时间变化的函数

velocity=10.0*sin(2.0*M_PI*t);

//遍历所有面，设置速度

begin_f_loop(f,thread)

{

F_PROFILE(f,thread,position)=velocity;

}

end_f_loop(f,thread)

}

描述：

DEFINE_PROFILE是Fluent提供的宏，用于定义自定义边界条件。

inlet_velocity是函数名，thread和position是Fluent传递给UDF的参数。

RP_Get_Real(flow-time)用于获取当前时间。

velocity=10.0*sin(2.0*M_PI*t)定义了速度随时间变化的关系，这里假设速度是一个正弦函数。

begin_f_loop和end_f_loop是Fluent提供的宏，用于遍历边界面上的所有面。

F_PROFILE(f,thread,position)=velocity将计算得到的速度值应用到每个面上。

2.4.2自定义源项

假设我们需要在流场中添加一个随位置变化的源项，例如在某个区域内添加一个热源。以下是一个简单的UDF示例：

#includeudf.h

DEFINE_SOURCE(heat_source,c,t,dS,eqn)

{

doublex[ND_ND];//位置坐标

doublesource;