化工仿真软件：CFX二次开发_（11）.CFX二次开发高级技术.docx

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CFX二次开发高级技术

1.用户自定义函数（UDF）的高级应用

在前一节中，我们已经介绍了如何在CFX中编写简单的用户自定义函数（UDF）来扩展软件的功能。本节将进一步探讨UDF的高级应用，包括如何使用UDF进行复杂的物理模型和边界条件的定义。

1.1复杂的物理模型

在化工仿真中，常常需要模拟一些复杂的物理现象，如多相流、化学反应等。CFX提供了丰富的UDF接口，可以让我们根据具体的需求编写复杂的物理模型。

1.1.1多相流模型

多相流是指流体中同时存在两种或多种不同相态的流动，如气液两相流、液固两相流等。在CFX中，可以使用UDF来定义多相流的相间作用力、相间传质等。

原理：

多相流模型的核心在于相间作用力的定义。这些作用力包括曳力（DragForce）、升力（LiftForce）、虚拟质量力（VirtualMassForce）等。通过UDF，我们可以自定义这些作用力的计算方法，以更准确地模拟实际工况。

内容：

曳力模型：

原理：曳力是指一个相态在另一个相态中移动时受到的阻力。常见的曳力模型有Schiller-Naumann模型、Morsi-Alexander模型等。

代码示例：

//定义曳力模型

#includeudf.h

#includecfx5.h

DEFINE_CG_MODEL(cg_drag,domain,thread,dt)

{

realdrag_coeff=0.44;//Schiller-Naumann曳力系数

realdensity_ratio=1.0;//相密度比

realrelative_velocity=C_RV(dt);

//计算曳力

realdrag_force=drag_coeff*density_ratio*relative_velocity*relative_velocity/(2*C_Volume(dt));

//设置曳力

C_Drag_Force(dt)=drag_force;

}

升力模型：

原理：升力是指由于速度梯度和相间相对运动产生的力。升力模型可以帮助我们更准确地模拟颗粒在流场中的运动。

代码示例：

//定义升力模型

#includeudf.h

#includecfx5.h

DEFINE_CG_MODEL(cg_lift,domain,thread,dt)

{

reallift_coeff=0.5;//升力系数

realdensity_ratio=1.0;//相密度比

realrelative_velocity=C_RV(dt);

realrelative_vorticity=C_RVorticity(dt);

//计算升力

reallift_force=lift_coeff*density_ratio*relative_velocity*relative_vorticity;

//设置升力

C_Lift_Force(dt)=lift_force;

}

虚拟质量力模型：

原理：虚拟质量力是指由于加速度变化引起的力。在多相流仿真中，虚拟质量力可以显著影响颗粒的运动轨迹。

代码示例：

//定义虚拟质量力模型

#includeudf.h

#includecfx5.h

DEFINE_CG_MODEL(cg_virtual_mass,domain,thread,dt)

{

realvirtual_mass_coeff=0.5;//虚拟质量系数

realdensity_ratio=1.0;//相密度比

realrelative_acceleration=C_RA(dt);

//计算虚拟质量力

realvirtual_mass_force=virtual_mass_coeff*density_ratio*relative_acceleration;

//设置虚拟质量力

C_Virtual_Mass_Force(dt)=virtual_mass_force;

}

1.2复杂的边界条件

在CFX中，边界条件的定义对于模拟结果的准确性至关重要。通过UDF，我们可以定义更加复杂的边界条件，如时间依赖的边界条件、非线性的边界条件等。

1.2.1时间依赖的边界条件