家电仿真软件：CFX二次开发_（10）.CFX二次开发高级技术.docx

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CFX二次开发高级技术

1.CFX二次开发概述

在上一节中，我们已经介绍了CFX的基本概念、安装和配置方法，以及如何使用CFX进行基本的流体动力学仿真。本节将深入探讨CFX的二次开发技术，帮助用户进一步提升仿真的复杂性和准确性。CFX二次开发主要涉及以下几个方面：

用户自定义函数（UDFs）：通过编写C或Fortran代码来扩展CFX的功能，实现特定的物理模型、边界条件和源项。

用户自定义宏（UDMs）：使用CFX的内置宏语言编写脚本，自动化仿真流程。

用户自定义表达式（UDXs）：定义复杂的数学表达式，用于描述物理现象或控制仿真参数。

用户自定义界面（UDIs）：通过编写XML文件来定制CFX的用户界面，增加新的输入选项和输出结果。

2.用户自定义函数（UDFs）

用户自定义函数（UDFs）是CFX二次开发的核心技术之一。通过编写UDFs，用户可以实现CFX标准功能之外的特定需求。UDFs可以用于定义新的物理模型、边界条件、源项等。以下是一些常见的UDF类型及其应用场景：

源项UDFs：用于在特定区域内添加或移除流体的质量、动量、能量等。

边界条件UDFs：用于定义复杂的边界条件，如非线性压力、温度分布等。

材料属性UDFs：用于定义随温度、压力等变化的材料属性。

初始化UDFs：用于在仿真开始时设置初始条件。

事件UDFs：用于在仿真过程中触发特定事件，如在达到某个时间步时改变边界条件。

2.1源项UDFs

源项UDFs主要用于在仿真过程中添加或移除流体的质量、动量、能量等。以下是一个简单的源项UDF示例，用于在特定区域内添加质量源项。

#includeudf.h

/*定义一个质量源项函数*/

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

{

realsource=0.0;

realx[ND_ND];/*单元中心坐标*/

realr=0.0;/*单元中心到源点的距离*/

realmass_rate=1.0;/*质量源率*/

/*获取单元中心坐标*/

C_CENTROID(x,c,t);

/*计算单元中心到源点的距离*/

r=sqrt(pow(x[0]-0.5,2)+pow(x[1]-0.5,2)+pow(x[2]-0.5,2));

/*在距离源点0.1米的范围内添加质量源项*/

if(r0.1)

{

source=mass_rate;

}

/*返回源项值*/

returnsource;

}

在上述代码中，DEFINE_SOURCE宏用于定义一个源项函数。c和t分别表示单元和线程，dS用于存储源项的导数，eqn表示源项所属的方程。函数内部首先获取单元中心的坐标，然后计算单元中心到源点的距离。如果距离小于0.1米，则在该单元内添加质量源项。

2.2边界条件UDFs

边界条件UDFs用于定义复杂的边界条件，如非线性压力、温度分布等。以下是一个简单的边界条件UDF示例，用于在入口边界上定义随时间变化的温度分布。

#includeudf.h

/*定义一个时间依赖的入口温度函数*/

DEFINE_PROFILE(inlet_temperature,t,i)

{

realx[ND_ND];/*边界节点坐标*/

realtime;/*当前时间*/

face_tf;

/*获取当前时间*/

time=CURRENT_TIME;

/*遍历所有入口边界节点*/

begin_f_loop(f,t)

{

F_CENTROID(x,f,t);

/*定义随时间变化的温度分布*/

F_PROFILE(f,t,i)=300.0+10.0*sin(2.0*M_PI*time);

/*输出温度分布信息*/

printf(Time:%f,Temperature:%f\n,time,F_PROFILE(f,t,i));

}

end_f_loop(f,t);

}

在上述代码中，DEFINE_PROFILE宏用于定义一个边界条件函数。t表示线程，i表示边界条件的索引。