FLUENT_UDF官方培训教程
FLUENTUDF官方培训教程

FLUENTUDF官方培训教程一、引言FLUENTUDF(UserDefinedFunctions)是一种强大的功能,允许用户在FLUENT软件中自定义自己的函数,以满足特定的模拟需求。
为了帮助用户更好地了解和使用UDF功能,FLUENT官方提供了一系列培训教程,本教程将对其中的重点内容进行详细介绍。
二、UDF基础知识1.UDF概述UDF是FLUENT软件中的一种编程接口,允许用户自定义自己的函数,包括自定义物理模型、边界条件、求解器控制等。
UDF功能使得FLUENT软件具有很高的灵活性和扩展性,能够满足各种复杂流动问题的模拟需求。
2.UDF编程语言UDF使用C语言进行编程,因此,用户需要具备一定的C语言基础。
UDF编程遵循C语言的语法规则,但为了与FLUENT软件的求解器进行交互,UDF还提供了一些特定的宏和函数。
3.UDF编译与加载编写完UDF代码后,需要将其编译成动态库(DLL)文件,然后加载到FLUENT软件中。
编译和加载UDF的过程如下:(1)编写UDF代码,保存为.c文件;(2)使用FLUENT软件提供的编译器(如gfortran)将.c文件编译成.dll文件;(3)在FLUENT软件中加载编译好的.dll文件。
三、UDF编程实例1.自定义物理模型cinclude"udf.h"DEFINE_TURBULENCE_MODEL(my_k_epsilon_model,d,q){realrho=C_R(d,Q_REYNOLDS_AVERAGE);realmu=C_MU(d,Q_REYNOLDS_AVERAGE);realk=C_K(d,Q_KINETIC_ENERGY);realepsilon=C_EPSILON(d,Q_DISSIPATION_RATE);//自定义湍流模型计算过程}2.自定义边界条件cinclude"udf.h"DEFINE_PROFILE(uniform_velocity_profile,thread,position ){face_tf;realx[ND_ND];begin_f_loop(f,thread){F_CENTROID(x,f,thread);realvelocity_magnitude=10.0;//自定义速度大小realvelocity[ND_ND];velocity[0]=velocity_magnitude;velocity[1]=0.0;velocity[2]=0.0;F_PROFILE(f,thread,position)=velocity_magnitude;}end_f_loop(f,thread)}3.自定义求解器控制cinclude"udf.h"DEFINE_CG_SUBITERATION_BEGIN(my_cg_subiteration_begin,d ,q){realdt=0.01;//自定义时间步长DT(d)=dt;}四、总结本教程对FLUENTUDF官方培训教程进行了简要介绍,包括UDF 基础知识、编程实例等内容。
2024版年度ANSYSFLUENT培训教材UDF

THANKS
感谢观看
2024/2/2
33
后处理功能增强
UDF可以用于后处理过程中,提 取流场数据并进行自定义处理。
5
编程环境与语言基础
编程环境
UDF的编写通常在ANSYS FLUENT提供的集成开发环境中进行,该环境支持C语言编程。
语言基础
UDF的编写需要具备一定的C语言基础,包括变量定义、控制结构、函数调用等方面的 知识。
2024/2/2
30
对比分析不同场景下性能表现
对比不同UDF之间的性能差异
通过对比不同UDF在同一场景下的性能表现,可以分析出各自的优势和不足,为后续的 优化和改进提供方向。
分析不同场景对UDF性能的影响
通过改变场景参数,如网格数量、时间步长等,可以分析出这些参数变化对UDF性能的 影响规律和趋势。
2024/2/2
多相流模拟
化学反应模拟
在多相流模拟中,UDF可以用于定义相间作 用力、相变过程等复杂现象。
对于涉及化学反应的流动问题,UDF可以用 于定义化学反应速率、物质输运等过程。
2024/2/2
7
02
UDF编程入门与实践
2024/2/2
8
准备工作与设置
1
安装ANSYS Fluent软件,并确认软件版本与 UDF兼容性。
燃烧模拟
通过UDF定义燃烧反应中的化学动 力学模型,模拟燃烧过程中的温度 场、浓度场和流场分布,分析燃烧 效率和污染物排放等。
16
拓展应用:多相流、化学反应等
2024/2/2
多相流模拟 通过UDF可以方便地定义多相流模型中的相间作用力、相 变等物理现象,模拟多相流体的混合、分离和传输过程。
化学反应模拟 UDF可以定义化学反应中的反应速率、反应热等参数,模 拟化学反应过程中的物质转化和能量传递现象。此外,还 可以模拟催化剂对化学反应的影响等。
FLUENT UDF 教程

FLUENT UDF 教程第一章. 介绍本章简要地介绍了用户自定义函数(UDF)及其在Fluent中的用法。
在1.1到1.6节中我们会介绍一下什么是UDF;如何使用UDF,以及为什么要使用UDF,在1.7中将一步步的演示一个UDF例子。
1.1 什么是UDF?1.2 为什么要使用UDF?1.3 UDF的局限1.4 Fluent5到Fluent6 UDF的变化1.5 UDF基础1.6 解释和编译UDF的比较1.7一个step-by-stepUDF例子1.1什么是UDF?用户自定义函数,或UDF,是用户自编的程序,它可以动态的连接到Fluent求解器上来提高求解器性能。
用户自定义函数用C语言编写。
使用DEFINE宏来定义。
UDF中可使用标准C 语言的库函数,也可使用Fluent Inc.提供的预定义宏,通过这些预定义宏,可以获得Flu ent求解器得到的数据。
UDF使用时可以被当作解释函数或编译函数。
解释函数在运行时读入并解释。
而编译UDF则在编译时被嵌入共享库中并与Fluent连接。
解释UDF用起来简单,但是有源代码和速度方面的限制不足。
编译UDF执行起来较快,也没有源代码限制,但设置和使用较为麻烦。
1.2为什么要使用UDF?一般说来,任何一种软件都不可能满足每一个人的要求,FLUENT也一样,其标准界面及功能并不能满足每个用户的需要。
UDF正是为解决这种问题而来,使用它我们可以编写FLUEN T代码来满足不同用户的特殊需要。
当然,FLUENT的UDF并不是什么问题都可以解决的,在下面的章节中我们就会具体介绍一下FLUENT UDF的具体功能。
现在先简要介绍一下UDF的一些功能:定制边界条件,定义材料属性,定义表面和体积反应率,定义FLUENT输运方程中的源项,用户自定义标量输运方程(UDS)中的源项扩散率函数等等。
λ在每次迭代的基础上调节计算值λ方案的初始化λ(需要时)UDF的异步执行λ后处理功能的改善λFLUENT模型的改进(例如离散项模型,多项混合物模型,离散发射辐射模型)λ由上可以看出FLUENT UDF并不涉及到各种算法的改善,这不能不说是一个遗憾。
用户自定义函数 FLUENT 入门培训

cell_t, face_t, Thread, Domain 是 FLUENT UDF 数据结构的一部分
几何和时间宏
C_NNODES(c,t); 返回节点/单元 C_NFACES(c,t); 返回面/单元 F_NNODES(f,t); 返回节点/面 C_CENTROID(x,c,t); 返回单元质心坐标于数组x[]中 F_CENTROID(x,f,t); 返回表面中心坐标于数组x[]中 F_AREA(A,f,t); 返回面向量于数组 A[]中 C_VOLUME(c,t); 返回单元体积 C_VOLUME_2D(c,t); 返回二维单元体积 (轴对称模型) real flow_time(); 返回实际时间 int time_step; 返回计算步数 RP_Get_Real(“physical-time-step”); 返回计算步长
#include "udf.h“ DEFINE_PROFILE(inlet_x_velocity, thread, nv) { float x[3]; /* Position vector*/ float y; face_t f; begin_f_loop(f, thread) { F_CENTROID(x,f,thread); y = x[1]; F_PROFILE(f, thread, nv) = 20.*(1.- y*y/(.0745*.0745)); } end_f_loop(f, thread) }
Solve U-Momentum
Solve V-Momentum
Solve W-Momentum
Solve Mass & Momentum
Solve Mass, Momentum, Energy, Species
User-defined ADJUST
2024版年度FluentUDF教程详细全面适合初学者

初学者CONTENTS •FluentUDF简介与背景•编程环境与工具准备•UDF基础知识讲解•Fluent中UDF应用实践•性能优化与调试技巧•拓展应用与前沿进展FluentUDF 简介与背景01FluentUDF(User-Defined Function)是用户自定义函数,允许用户扩展和定制Fluent软件的功能。
FluentUDF可以用于定义边界条件、材料属性、源项、输运方程等,以满足特定问题的需求。
通过FluentUDF,用户可以将自己的数学模型和算法集成到Fluent中,实现更高级别的模拟和分析。
010203 FluentUDF定义及作用Fluent计算流体力学基础Fluent是一款基于有限体积法的计算流体力学软件,用于模拟和分析流体流动、传热、化学反应等物理现象。
Fluent提供了丰富的物理模型、数值方法和求解器,可应用于多种领域,如航空、汽车、能源、生物等。
Fluent的计算流程包括前处理、求解和后处理三个阶段,其中前处理用于建立几何模型、划分网格和设置边界条件,求解用于进行数值计算,后处理用于结果可视化和数据分析。
UDF可以扩展Fluent的标准功能,使其能够处理更复杂的物理现象和数学模型。
UDF可以提高模拟的准确性和精度,通过自定义边界条件、源项等,更好地描述实际问题的特性。
UDF还可以加速模拟过程,通过优化算法和并行计算等技术,提高计算效率。
UDF在Fluent中重要性学习FluentUDF可以深入理解Fluent软件的内部机制和计算原理,有助于更好地掌握该软件。
通过学习FluentUDF,可以培养编程思维和解决问题的能力,为未来的科学研究和工程实践打下基础。
FluentUDF是Fluent的高级功能之一,掌握它可以提高求职竞争力,拓宽职业发展道路。
FluentUDF具有很强的实用性和通用性,掌握它可以为解决实际工程问题提供有力工具。
9字9字9字9字初学者为何选择学习FluentUDF编程环境与工具准备02Fluent软件安装与配置要求操作系统兼容性确保操作系统与Fluent软件版本兼容,如Windows、Linux等。
FLUENT官方培训教材(完整版)

Gas outlet
Oil outlet
Three- Phase Inlet
Water outlet
Contours of Oil Volume Fraction in a Three-Phase Separator
Update Model
1. 定义模拟目的
你希望得到什么样的结果(例如,压降,流量),你如何使用这些结果? 你的模拟有哪些选择? 你的分析应该包括哪些物理模型(例如,湍流,压缩性,辐射)? 你需要做哪些假设和简化? 你能做哪些假设和简化(如对称、周期性)? 你需要自己定义模型吗? FLUENT使用UDF,CFX使用 User FORTRAN 计算精度要求到什么级别? 你希望多久能拿到结果? CFD是否是合适的工具?
Solid model of a Headlight Assembly
Pre-Processing Mesh Physics Solver Settings
4. 设计和划分网格
计算域的各个部分都需要哪种程度的网格密度? 网格必须能捕捉感兴趣的几何特征,以及关心变量的梯度,如速度梯度、压力梯度、温度梯度等。 你能估计出大梯度的位置吗? 你需要使用自适应网格来捕捉大梯度吗? 哪种类型的网格是最合适的? 几何的复杂度如何? 你能使用四边形/六面体网格,或者三角形/四面体网格是否足够合适? 需要使用非一致边界条件吗? 你有足够的计算机资源吗? 需要多少个单元/节点? 需要使用多少个物理模型?
Problem Identification Identify domain
2. 确定计算域
FLUENT入门07UDF

简介
什么是UDF?
– UDF 是用户自己用C语言写的一个函数,可以和FLUENT动态链接
• 标准C 函数
▪ 三角函数,指数,控制块,Do循环,文件读入/输出等
• 预定义宏
▪ 允许获得流场变量,材料属性,单元几何信息及其他
为什么使用 UDFs?
– 标准的界面不能编程模拟所有需求:
• 定制边界条件,源项,反应速率,材料属性等 • 定制物理模型 • 用户提供的模型方程 • 调整函数 • 执行和需求函数 • 初始化
Header file “udf.h” must be included at the top of the program by the #include command
#include "udf.h" DEFINE_PROFILE(x_velocity,thread,nv) { float x[3]; /* an array for the coordinates */ float y; face_t f; /* f is a face thread index */
可以在运行窗口中改变速度分布的更新间隔(默认为1)
– 这个设置控制了流场多久(迭代或时间步)更新一次
FLUENT_UDF官方培训教程

FLUENT_UDF官方培训教程
必须原创
FLUENT UDF全称为Fluent User Defined Functions,是ANSYS Fluent有限元分析软件的一种高级应用技术,主要用于定制流体、多相流及热传导模拟中的特殊调整元件。
本文介绍如何使用FLUENT-UDF进行实际模拟的培训教程。
一、FLUENTUDF的概念
FLUENT UDF是一种定制的技术,它可以灵活地增强Fluent本身的模拟能力,并让用户能够自定义函数来调整流体、多相流及热传导模拟中的特殊参数。
FLUENT UDF是一种可以定义特殊参数和条件的技术,它可以让Fluent本身的模拟更加强大。
用户可以根据实际的需求自定义这些特殊参数,从而实现更加全面和精确的模拟。
二、FLUENTUDF的步骤
2.编写UDF函数:
UDF函数可以用C或Fortran语言编写,也可以用Fluent自带的UDFEasy编译器编写。
编写UDF函数的基本步骤是:
(1)编写UDF函数的声明,它在编译器的第一行声明,用于定义函数的相关参数;
(2)编写函数代码,用于计算流体及热传导的相关参数;
(3)编写函数的结束部分,使函数返回正确的值并运行成功。
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UDF中的循环宏
几个经常用到的循环宏为:
– 对域d中所有单元thread循环: thread_loop_c(ct,d) { – 对域d中所有面thread循环: thread_loop_f(ft,d) { – 对thread t中所有单元循环: begin_c_loop(c, t) {…} end_c_loop (c,t) – 对面thread中所有面循环 begin_f_loop(f, f_thread) { … } end_f_loop(f, f_thread)
/define/userdefined/functions/manage
把 UDF 源码加入到源文件列表中
点击 Interpret FLUENT 窗口会出现语言 如果没有错误,点击 Close
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解释 vs. 编译
用户函数可以在运行时读入并解释,也可以编译形成共享库文件并和 FLUENT链接
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}
}
d: a domain pointer ct, t: a cell thread pointer ft,f_thread: a face thread pointer c: a cell thread variable f: a face thread variable
其他 UDF Hooks
除了边界条件、源项、材料属性外, UDF 还可用于 – 初始化
• 每次初始化执行一次
Define
User-Defined
Function Hooks
– 求解调整
• 每次迭代执行一次
– 壁面热流量
• 以传热系数方式定义流体侧的扩散和 辐射热流量 • 应用于所有壁面
– 用户定义表面反应或体积反应 – Case/ data 文件的读写
*d; *t; c; f; *node;
d is a pointer to domain thread t is a pointer to thread c is cell thread variable f is a face thread variable node is a pointer to a node.
Repeat
Solve Mass Continuity; Update Velocity
Exit Loop
Check Convergence Update Properties User-Defined Properties
Solve Energy Solve Species Solve Turbulence Equation(s) Solve Other Transport Equations as required
Header file “udf.h” must be included at the top of the program by the #include command
#include "udf.h" DEFINE_PROFILE(x_velocity,thread,nv) { float x[3]; /* an array for the coordinates */ float y; face_t f; /* f is a face thread index */
ANSYS FLUENT 培训教材 第七节:UDF
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概要
FLUENT UDF简介 FLUENT 数据结构和宏 两个例子 UDF 支持
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简介
什么是UDF?
– UDF 是用户自己用C语言写的一个函数,可以和FLUENT动态链接
• 标准C 函数
▪ 三角函数,指数,控制块,Do循环,文件读入/输出等
• 预定义宏
▪ 允许获得流场变量,材料属性,单元几何信息及其他
为什么使用 UDFs?
– 标准的界面不能编程模拟所有需求:
• 定制边界条件,源项,反应速率,材料属性等
begin_f_loop(f, thread) { F_CENTROID(x,f,thread); y = x[1]; F_PROFILE(f, thread, nv) = 20.*(1.y*y/(.0745*.0745)); } end_f_loop(f, thread)
}
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• 读入顺序必须和写出顺序一致
– Execute-on-Demand 功能
• 不参与求解迭代
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例 2 – 定制初始化
#include "udf.h“
在球内设定初始温度600 K 球 中心点位于 (0.5, 0.5, 0.5), 半 径为 0.25, 其余区域为300 K
第4步 – 运行
可以在运行窗口中改变速度分布的更新间隔(默认为1)
– 这个设置控制了流场多久(迭代或时间步)更新一次
运行 calculation
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结果
左图为速度矢量图 右图为入口的速度矢量图,注意速度分布是抛物线型的
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第 2 步 – 解释或编译 UDF
编译UDF
Define User-Defined Functions Compiled
解释UDF
Define User-Defined Functions Interpreted
把 UDF 源码加入到源文件列表中 点击 Build进行编译和链接 如果没有错误,点击Load读入库文件 如需要,也可以卸载库文件
例子 – 抛物线分布的速度入口
在二维弯管入口施加抛物线分布的速度 x 方向的速度定义为
需要通过宏获得入口的中心点, 通过另外一个宏赋予速度条件
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第1步 – 准备源代码
DEFINE_PROFILE 宏允许定 义x_velocity函数 – 所有的UDFs 以 DEFINE_ 宏开始 – x_velocity 将在 GUI中 出现 – thread 和 nv DEFINE_PROFILE 宏的参 数, 分别用来识别域和变量 – begin_f_loop宏通过 thread指针,对所有的面f 循环 F_CENTROID宏赋单元位置向 量给 x[] F_PROFILE 宏在面 f上施加 速度分量 代码以文本文件保存 inlet_bc.c
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UDF 数据结构(2)
cell_t 声明了识别单元的整型数据类型
face_t声明了识别面的整型数据类型
Type Variable Meaning of the declaration
Domain Thread cell_t face_t Node
域指针通过变量传递到UDF
thread_loop_c 宏用来获得 所有单元threads (zones), begin_c_loop 宏获得每个 单元thread中的单元
DEFINE_INIT(my_init_function, domain) { cell_t c; Thread *ct; real xc[ND_ND]; thread_loop_c(ct,domain) { begin_c_loop (c,ct) { C_CENTROID(xc,c,ct); if (sqrt(ND_SUM(pow(xc[0]-0.5,2.), pow(xc[1] - 0.5,2.), pow(xc[2] - 0.5,2.))) < 0.25) C_T(c,ct) = 600.; else C_T(c,ct) = 300.; } end_c_loop (c,ct) } }
face Thread
Boundary (face thread or zone)
Fluid (cell thread or zone) Cells Faces
为了在thread (zone)中获得数据,我们需要提供正确的指针,并 使用循环宏获得thread中的每个成员(cell or face)
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第3 步– 在 FLUENT GUI中hook UDF
打开边界条件面板,选择你要施加UDF的边界
把 Constant 改为 udf x_velocity
宏的名字为 DEFINE_PROFILE 中第一个参数
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• 定制物理模型
• 用户提供的模型方程 • 调整函数 • 执行和需求函数 • 初始化
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可以使用UDF的位置
Segregated Userdefined ADJUST PBCS DBCS
Initialize
Begin Loop
Solver? Source terms
解释 vs. 编译
– 解释
• 解释器是占用内存的一个大型程序 • 通过逐行即时执行代码 • 优势 – 不需要第三方编译器 • 劣势 – 解释过程慢,且占用内存
– 编译
• UDF 代码一次转换为机器语言 • 运行效率高. • 创建共享库,和其他求解器链接 • 克服解释器的缺陷