CFD软件：ANSYS Fluent二次开发all.docx

PAGE1

PAGE1

ANSYSFluent二次开发概述

ANSYSFluent是一款广泛应用于航空航天领域的计算流体动力学（CFD）软件。它提供了强大的模拟功能，可以解决从简单到复杂的流体动力学问题。然而，对于某些特定的应用场景，Fluent内置的功能可能无法完全满足需求。这时，二次开发就显得尤为重要。通过二次开发，用户可以扩展Fluent的功能，实现定制化的模型和算法，从而更好地解决实际问题。

二次开发通常涉及以下几个方面：

用户自定义函数（UDF）：UDF是Fluent提供的一种强大的编程接口，用户可以通过编写C语言代码来定义自己的函数，从而实现Fluent不具备的功能。

用户自定义程序（UDS）：UDS允许用户定义自己的标量传输方程，从而模拟特定的物理现象。

用户自定义场函数（UDF）：用户可以通过编写场函数来定义特定的变量或参数，以便在Fluent中使用。

网格生成和处理：在某些复杂几何形状的模拟中，用户可能需要自定义网格生成和处理方法。

数据处理和后处理：用户可以通过编写脚本来处理Fluent生成的数据，进行进一步的分析和可视化。

用户自定义函数（UDF）的编写

UDF基础

UDF是Fluent中最常用的二次开发工具之一。通过UDF，用户可以实现以下功能：

初始化变量：在模拟开始时设置特定的初始条件。

定义边界条件：根据实际情况定义复杂的边界条件。

定义源项：在模拟过程中添加物理源项，如化学反应、辐射等。

定义材料属性：自定义材料的热物性、流变性等。

数据后处理：在模拟完成后，对结果数据进行处理和分析。

编写UDF的基本步骤如下：

安装Fluent和UDF开发环境：确保Fluent已安装，并配置好C语言编译器。

创建UDF文件：在文本编辑器中创建一个.c文件，编写UDF代码。

编译UDF：使用Fluent提供的编译器对UDF文件进行编译。

加载UDF：在Fluent中加载编译后的UDF库文件。

调用UDF：在Fluent的相应设置中调用UDF。

初始化变量

初始化变量UDF用于在模拟开始时设置特定的初始条件。例如，可以在模拟开始时设置流场中的温度分布。

#includeudf.h

DEFINE_PROFILE(initial_temperature,thread,position)

{

face_tf;

realx[ND_ND];//用于存储面的坐标

realT;//用于存储温度

begin_f_loop(f,thread)

{

F_CENTROID(x,f,thread);//获取面的中心坐标

T=300.0+20.0*x[1];//定义温度分布

F_PROFILE(f,thread,position)=T;//设置面的温度

}

end_f_loop(f,thread)

}

这个UDF定义了一个温度分布函数，其中温度随y坐标线性增加。

定义边界条件

定义边界条件UDF用于设置复杂的边界条件。例如，可以定义一个随时间变化的速度边界条件。

#includeudf.h

DEFINE_PROFILE(time_dependent_velocity,thread,position)

{

face_tf;

realt;//当前时间

realx[ND_ND];//用于存储面的坐标

realU;//用于存储速度

t=CURRENT_TIME;//获取当前时间

begin_f_loop(f,thread)

{

F_CENTROID(x,f,thread);//获取面的中心坐标

U=10.0*sin(2*M_PI*t);//定义速度分布

F_PROFILE(f,thread,position)=U;//设置面的速度

}

end_f_loop(f,thread)

}

这个UDF定义了一个随时间变化的速度分布函数，其中速度随时间正弦变化。

定义源项

定义源项UDF用于在模拟过程中添加物理源项。例如，可以定义一个化学反应源项。

#includeudf.h

DEFINE_SOURCE(chemical_reaction_source,c,t,dS,