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传质模型的自定义开发

在CFX的二次开发中，传质模型的自定义开发是一项重要的任务，尤其在航空航天领域的复杂流场模拟中。通过自定义传质模型，可以更准确地模拟特定物理过程，如燃料喷射、燃烧产物扩散等。本节将详细介绍如何在CFX中实现自定义传质模型，包括理论基础、步骤和具体示例。

1.传质模型的基本理论

传质模型主要用于描述流体中物质的传输过程。在CFX中，传质模型通常涉及质量守恒方程、扩散方程和对流方程。这些方程的通用形式为：

?

其中：

ρ是流体密度

?是传质变量（如质量分数、浓度等）

u是流体速度

D是扩散系数

S是源项

2.自定义传质模型的步骤

2.1定义传质变量

在自定义传质模型之前，首先需要定义传质变量。这些变量可以是质量分数、浓度或其他与物质传输相关的物理量。在CFX中，可以通过UserFortran代码或CEL表达式来定义这些变量。

示例：定义质量分数

假设我们需要定义一个燃料的质量分数变量?f。在User

!定义传质变量

SUBROUTINEDEFINE_VARIABLES(VARS)

USECFX_VARIABLES

IMPLICITNONE

!定义变量

CALLCFX_DEFINE_VARIABLE(

VARS,

FuelMassFraction,

Scalar,

MassFraction,

FuelMassFraction,

0,

0,

0,

0

)

ENDSUBROUTINEDEFINE_VARIABLES

2.2定义扩散系数

扩散系数D描述了物质在流体中的扩散速率。在CFX中，可以通过UserFortran代码或CEL表达式来定义扩散系数。

示例：定义燃料的扩散系数

假设燃料的扩散系数Df为常数0.1m2/s，可以通过以下User

!定义扩散系数

SUBROUTINEDEFINE_DIFFUSION_COEFFICIENT(COEF,VARS)

USECFX_VARIABLES

IMPLICITNONE

REAL(CMISSRP),INTENT(OUT)::COEF

REAL(CMISSRP),INTENT(IN)::VARS(*)

!设置扩散系数

COEF=0.1

ENDSUBROUTINEDEFINE_DIFFUSION_COEFFICIENT

2.3定义源项

源项S描述了传质过程中物质的生成或消耗。在CFX中，可以通过UserFortran代码或CEL表达式来定义源项。

示例：定义燃料的生成源项

假设燃料在燃烧过程中以每秒0.01kg/m3的速率生成，可以通过以下UserFortran代码来定义：

!定义源项

SUBROUTINEDEFINE_SOURCE_TERM(SOURCE,VARS)

USECFX_VARIABLES

IMPLICITNONE

REAL(CMISSRP),INTENT(OUT)::SOURCE

REAL(CMISSRP),INTENT(IN)::VARS(*)

!设置源项

SOURCE=0.01

ENDSUBROUTINEDEFINE_SOURCE_TERM

3.自定义传质模型的实现

3.1编写UserFortran代码

UserFortran代码是实现自定义传质模型的主要手段。通过编写UserFortran代码，可以灵活地定义传质变量、扩散系数和源项。以下是一个完整的UserFortran代码示例，实现了燃料的质量分数传输模型。

示例：燃料质量分数传输模型

MODULEUSER_TRANSPORT

USECFX_VARIABLES

USECFX_FUNCTIONS

IMPLICITNONE

CONTAINS

!定义传质变量

SUBROUTINEDEFINE_VARIABLES(VARS)

REAL(CMISSRP),INTENT(INOUT)::VARS(*)

CALLCFX_DEFINE_VARIABLE(

VARS,

FuelMassFraction,

Scalar,

MassFraction,

FuelMassFraction,

0,