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CFX的用户自定义功能(UDF)

1.引言

在CFX中，用户自定义功能（User-DefinedFunctions,UDF）是扩展软件功能的重要工具。通过UDF，用户可以编写自己的代码来实现特定的物理模型、边界条件、源项等，从而解决标准模型无法处理的复杂问题。UDF可以使用多种编程语言编写，包括C、Fortran和Python，但最常用的是C语言。本节将详细介绍CFX中UDF的原理和实现方法，并通过具体的工业案例展示其应用。

2.UDF的基本概念

2.1定义

UDF是用户编写的一段代码，可以在CFX的求解过程中动态地调用。这些代码可以用于定义新的物理模型、边界条件、初始条件、源项、材料属性等。UDF的主要目的是补充CFX标准功能的不足，满足特定工程需求。

2.2类型

CFX支持多种类型的UDF，包括：

SourceTerms：用于添加用户自定义的源项。

BoundaryConditions：用于定义用户自定义的边界条件。

InitialConditions：用于定义用户自定义的初始条件。

Materials：用于定义用户自定义的材料属性。

InterphaseSourceTerms：用于定义多相流中的用户自定义源项。

ParticleForces：用于定义粒子运动中的用户自定义力。

Profile：用于定义用户自定义的分布函数。

3.UDF的编写与编译

3.1开发环境

编写UDF通常需要使用C语言。推荐使用以下开发环境：

编译器：GNUCCompiler(GCC)或MicrosoftVisualC++(MSVC)。

编辑器：VisualStudioCode、Eclipse、或任意其他支持C语言的编辑器。

3.2编写步骤

创建UDF文件：在文本编辑器中创建一个新的C文件，例如my_udf.c。

编写UDF代码：根据UDF类型编写相应的代码。

编译UDF：使用编译器将C文件编译成动态链接库（.dll或.so文件）。

加载UDF：在CFX中加载编译好的UDF文件。

3.3编译命令

编译UDF通常需要使用CFX提供的编译脚本。以下是一个典型的编译命令示例：

#使用CFX提供的编译脚本

$CFX5BIN/ccl2udf-c-omy_udfmy_udf.c

3.4加载UDF

在CFX预处理器（CFX-Pre）中，可以通过以下步骤加载UDF：

进入UDF管理器：

导航到FluidModels-UserFortran。

指定UDF文件：

在Library字段中选择UserC。

在FileName字段中输入编译好的UDF文件路径，例如my_udf.dll。

4.常见UDF类型及其应用

4.1SourceTerms

4.1.1原理

SourceTermsUDF用于在控制方程中添加用户自定义的源项。这些源项可以是质量和动量的源项，也可以是能量和组分的源项。通过定义这些源项，用户可以模拟复杂的物理现象，例如化学反应、辐射等。

4.1.2代码示例

以下是一个添加用户自定义质量源项的C代码示例：

#includecfx5.h

//定义质量源项

voidCFX_onMassSource(

double*MassSource,//质量源项

double*FieldVar,//场变量

double*FieldVarDot,//场变量的时间导数

double*MeshVar,//网格变量

double*MeshVarDot,//网格变量的时间导数

double*UserScalar,//用户标量

double*UserScalarDot,//用户标量的时间导数

double*Time,//时间

double*DeltaT,//时间步长

double*DeltaTFlow,//流动时间步长

double*DeltaTLag,//滞后时间步长

double*DeltaTHalf,//半时间步长

double*Area,//表面积

double*Length,//长度

double*Volume,//体积

double*Density,//密度

double*Viscosity,//粘度

double