FluentUDF第五章使用宏訪問(wèn)(讀寫)流體求解器的變量

1、第五章使用宏訪問(wèn)（讀寫）流體求解器的變量這章提供了預(yù)先確定的宏來(lái)訪問(wèn)FLUENT的求解器中的變量。5.1介紹5.2單元格宏5.3面宏5.4幾何宏5.5節(jié)點(diǎn)宏5.6多相宏5.7DPM宏5.8NOx宏5.1介紹Fluent系列軟件提供了一系列預(yù)先設(shè)計(jì)的方程來(lái)從求解器中讀寫數(shù)據(jù)。這些方程以宏的形式存放在代碼中。這章的所列出的宏是被定義在擴(kuò)展名為.h文件里的。例如mem.h,metric.h,和dpm.h。在udf.h文件中包含了宏的定義和這章中所用到的大部分宏文件和它的說(shuō)明。因此如果在你的原程序中包含了udf.h文件，那么也就包含了各種的求解器讀寫文件了（.h文件）。下面列出了一些使用預(yù)先設(shè)計(jì)的宏來(lái)

2、讀寫數(shù)據(jù)類型：溶液變量及它們的組合變量（速度，溫度，湍流量等）幾何變量（坐標(biāo)，面積，體積等）網(wǎng)格和節(jié)點(diǎn)變量（節(jié)點(diǎn)速度等）材料性質(zhì)變量（密度，粘度，導(dǎo)電性等）分散相模擬變量。對(duì)于除了明確的熱量以外的所有數(shù)據(jù)而言，access這個(gè)詞還指讀寫數(shù)據(jù)。然而對(duì)于確定的熱量的數(shù)據(jù)是只能讀不能改的在下面章節(jié)中列出了每一個(gè)宏的包含的參數(shù)，參數(shù)的類型和返回值。其中參數(shù)屬于下面的數(shù)據(jù)類型。cell_tc單元格標(biāo)識(shí)符face_t面積標(biāo)識(shí)符Thread*t線指示器Thread*pt象限矩陣指示器IntI整數(shù)Node*node節(jié)點(diǎn)指示器參數(shù)既不是方程的輸入也不是方程的輸出。每一個(gè)宏返回一個(gè)值，這個(gè)值要么作為一個(gè)參數(shù)以輸出

3、值的形式返回求解器，要么是你方程中可用參數(shù)。C_T有兩個(gè)參數(shù)，單元標(biāo)識(shí)符C和線指示器to這些參數(shù)從FLUENT求解器中返回到方程中。C_T返回一個(gè)溫度的實(shí)數(shù)值，這個(gè)值能夠分配到的你的UDF變量中去。（比如這個(gè)例子中的temp）C_CENTROID（x,c,t）有三個(gè)參數(shù)，x,c,t。在這里單元標(biāo)識(shí)符C和線指示器是輸入?yún)?shù)，而矩陣x（單元格的質(zhì)心）是以參數(shù)形式輸出到FLUENT求解器中的。5.2單元格宏這章所列出的宏是由求解器返回的實(shí)數(shù)變量，并且這些變量都是定義在一個(gè)單元格中的。這些單元格變量在單獨(dú)的或是聯(lián)合的求解器中都能得到.（segregatedandthecoupledsolvers.）這

4、些單元格宏的定義在相關(guān)的擴(kuò)展名為（.h）的文件中可以得到。（例如mem.h等）5.2.1用來(lái)讀寫流體變量的宏。在FLUENT中可以用來(lái)讀寫流體變量的宏在表5.2.1中列出，注意加了_G,_RG,_M1,和_M2這些下標(biāo)的單元格溫度的宏可以應(yīng)用于表5.2.1中的所有求解器的變量中，但是除了單元格壓力（C-P）。這些下標(biāo)分別表示的是矢量梯度，改造的矢量梯度，前一次的步長(zhǎng)，和前兩次的步長(zhǎng)。而對(duì)于單元格壓力，它的矢量梯度和相應(yīng)的分量是使用C_DP得到的而不是C_P_G。每一個(gè)下標(biāo)的描述和用法在下面介紹。表5.2.1:在mem.h文件中的流體變量宏名稱(參數(shù))C_T(c,t)C_T_G(c,t)名稱(參

5、數(shù))C_T(c,t)C_T_G(c,t)C_T_G(c,t)iC_T_RG(c,t)C_T_RG(c,t)icellC_T_M1(c,t)C_T_M2(c,t)C_P(c,t)*C_DPinsgmem.hC_DP(c,t)C_DP(c,t)iC_U(c,t)C_V(c,t)參數(shù)類型celltc,Thread*tcelltc,Thread*tcelltc,Thread*t,inticelltc,Thread*ttc,Thread*t,inticelltc,Thread*tcelltc,Thread*tcelltc,Thread*tcelltc,Thread*tcelltc,Thread*t,in

6、tIcelltc,Thread*tcelltc,Thread*t返回值溫度溫度梯度矢量溫度梯度矢量的分量改造后的溫度梯度矢量改造后的溫度梯度矢量的分量溫度的前一次步長(zhǎng)溫度的前二次步長(zhǎng)壓力壓力梯度矢量壓力梯度矢量的分量u方向的速度v方向的速度C_W(c,t)celltc,Thread*tW方向的速度C_H(c,t)celltc,Thread*t焓C_YI(c,t,i)celltc,Thread*t,inti物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)C_K(c,t)celltc,Thread*t湍流運(yùn)動(dòng)能C_D(c,t)celltc,Thread*t湍流運(yùn)動(dòng)能的分散速率C_O(c,t)celltc,Thread*t確定的分散速

7、率讀寫梯度矢量和其分量你可以在你的宏中加入下標(biāo)_G來(lái)得到梯度矢量和它的分量，例如：C_T_G（c,t）;/*返回單元格的溫度梯度矢量.*/注意只有當(dāng)已經(jīng)求解出包含這個(gè)變量的方程時(shí)才能得到梯度變量。例如如果你定義了一個(gè)關(guān)于能量的原程序，那么你的UDF可以讀寫單元格的溫度梯度（使用C_T_G）但是你卻不能讀寫X方向的速度分量（使用C_U_G）。而且，如果你建立了一個(gè)由使用者確定的方式轉(zhuǎn)移方程，那么你就不能得到一部分的梯度了。這是因?yàn)榍蠼馄鞑粩嗟囊谱咚恍枰臄?shù)據(jù)。你可以使用下面的方法來(lái)阻止存儲(chǔ)器釋放記憶：發(fā)出文本命令save/set/expert，然后對(duì)計(jì)算機(jī)提出的“是否阻止暫時(shí)的求解器記憶釋放”

8、這一提問(wèn)回答“是”。按照這種做法就可以保留所有的梯度數(shù)據(jù)，但是這種計(jì)算需要更多的內(nèi)存。在調(diào)用梯度矢量時(shí)把某一分量作為參數(shù)，這樣就可以得到梯度分量了，（參數(shù)0代表X方向的分量，1代表Y方向的分量，2代表Z方向的分量）例如：C_T_G（c,t）O;/*返回溫度梯度X方向的分量*/注意在表5.2.1中雖然只列出了溫度梯度和其分量求解的宏，但是卻可以擴(kuò)展到除了壓力以外的所有變量中去，對(duì)于壓力你只能按照表5.2.1中的方法使用C_DP來(lái)得到壓力梯度和其分量。讀寫改造過(guò)的梯度矢量和其分量和梯度一樣的方式，你可以通過(guò)加RG的下標(biāo)在你的宏中來(lái)得到梯度向量和其分量。通過(guò)使用恰當(dāng)?shù)恼麛?shù)作為參數(shù)來(lái)獲得想要的矢量分量

9、。（參數(shù)0代表X方向的分量，1代表丫方向的分量，2代表Z方向的分量）當(dāng)你完成你自己的插補(bǔ)計(jì)劃時(shí)可以使用改造過(guò)的梯度。改造過(guò)的溫度梯度和其分量在表5.2.1中列出了，但是可以推廣到所有的變量。注意改造過(guò)的梯度矢量和梯度矢量一樣都只有在梯度方程被求解出來(lái)時(shí)才可以得到。讀寫前一步長(zhǎng)下的時(shí)間在表5.2.1里的宏中加入下標(biāo)_M1就可以得到前一次步長(zhǎng)時(shí)間下（t-/t）的變量的值。得到的這些數(shù)據(jù)可以在不穩(wěn)定的模擬中使用。例如：C_T_M1（c,t）;/*返回前一步時(shí)間下的單元格溫度的值*/若在表5.2.1里宏的后面加上下標(biāo)M2就可以得到前兩次步長(zhǎng)下的時(shí)間（t-2/t）。這些數(shù)據(jù)可用與不穩(wěn)定的模擬計(jì)算中。在表

10、5.2.1中僅列出了溫度的前一次步長(zhǎng)的求法，但是可以擴(kuò)展到其它的變量中去。5.2.2讀寫導(dǎo)數(shù)的宏在表5.2.2中列出來(lái)的宏可以用于讀寫由速度導(dǎo)數(shù)。5.2.3存取材料性質(zhì)的宏在表5.2.3中列出的宏可以用于存取材料的性質(zhì)。表5.2.3在mem.h中存取材料性質(zhì)的宏名稱（參數(shù)）參數(shù)類型返回值C_FMEAN(c,t)celltc,Thread*t第一次混合分?jǐn)?shù)的平均值C_FMEAN2(c,t)celltc,Thread*t第一次混合分?jǐn)?shù)的平均值C_FVAR(c,t)celltc,Thread*t第一次混合分?jǐn)?shù)變量C_FVAR2(c,t)celltc,Thread*t第二次混合分?jǐn)?shù)變量C_PREMIX

11、C(c,t)celltc,Thread*t反應(yīng)過(guò)程變量C_LAMFLAMESPEED(c,t)celltc,Thread*t層流焰速度C_CRITICALSTRAINcelltc,Thread*t臨界應(yīng)變速度RATE(c,t)C_POLLUT(c,t,i)celltc,Thread*t,inti第i個(gè)污染物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C_R(c,t)celltc,Thread*t密度C_MUL(c,t)celltc,Thread*t層流速度C_MUT(c,t)celltc,Thread*t湍流速度C_MUEFF(c,t)celltc,Thread*t有效粘度C_K_L(c,t)celltc,Thread*t熱

12、傳導(dǎo)系數(shù)C_K_T(c,t)celltc,Thread*t湍流熱傳導(dǎo)系數(shù)C_K_EFF(c,t)celltc,Thread*t有效熱傳導(dǎo)系數(shù)C_CP(c,t)celltc,Thread*t確定的熱量C_RGAS(c,t)celltc,Thread*t氣體常數(shù)C_DIFFL(c,t,i,j)celltc,Thread*t,inti,層流物質(zhì)的擴(kuò)散率intjC_DIFFEFF(c,t,i)celltc,Thread*t,inti物質(zhì)的有效擴(kuò)散率C_ABSCOEFF(c,t)celltc,Thread*t吸附系數(shù)C_SCATCOEFF(c,t)celltc,Thread*t擴(kuò)散系數(shù)C_NUT(c,t

13、)celltc,Thread*t湍流速度f(wàn)orSpalart-AllmarasC_NUT(c,t)5.2.4MacrosforAccessingUser-DefinedScalarsandMemoryThemacroslistedinTable5.2.4canbeusedtoaccessuser-definedscalarsandmemoryforcells.Table5.2.4:User-DefinedScalarandMemoryMacrosforCellsinmem.hName(Arguments)ArgumentTypesReturnsC_UDSI(c,t,i)celltc,Threa

14、d*t,intiuser-definedscalar(cell)C_UDSIM(c,t,i)celltc,Thread*t,intiuser-definedscalarprevioustimestep(cell)C_UDSI_DIFF(c,t,i)celltc,Thread*t,intiuser-definedscalardi_usivity(cell)C_UDMI(c,t,i)celltc,Thread*t,intiuser-definedmemory(cell)5.2.4用戶定義的標(biāo)量和存儲(chǔ)器的宏的讀寫在表5.2.4中列出的宏可以為單元格讀寫用戶定義的標(biāo)量和存儲(chǔ)器表5.2.4在mem.h文

15、件中的可以為單元格讀寫用戶定義的標(biāo)量和存儲(chǔ)器的宏名稱（參數(shù)）參數(shù)類型返回值C_UDSI(c,t,i)celltc,Thread*t,inti用戶定義的標(biāo)量（單元格）C_UDSIM(c,t,i)celltc,Thread*t,inti前一次步長(zhǎng)下用戶定義的標(biāo)量（單元格）C_UDSI_DIFF(c,t,i)celltc,Thread*t,inti用戶定義的標(biāo)量的分散率（單元格）C_UDMI(c,t,i)celltc,Thread*t,inti用戶定義的存儲(chǔ)器（單元格）5.2.5雷諾茲壓力模型宏在表5.2.5中列出了可以給雷諾茲壓力模型讀寫變量的宏表522在metric.h中的RSM宏名字（參數(shù)）參

16、數(shù)類型返回值CRUU(c,t)celltc,Thread*tuu雷諾茲壓力CRVV(c,t)celltc,Thread*tvv雷諾茲壓力CRWW(c,t)celltc,Thread*tww雷諾茲壓力CRUV(c,t)celltc,Thread*tW雷諾茲壓力SCRVW(c,t)celltc,Thread*tvw雷諾茲壓力CRUW(c,t)celltc,Thread*tuw雷諾茲壓力5.3.1讀寫流體變量的宏在表5.3.1中列出的宏可以在邊界面讀寫流體變量。注意如果表面在邊界上那么流體的方向是由F_FLUX決定的點(diǎn)指向外圍空間的。表5.3.1在mem.h中的流體變量讀寫的宏名稱（參數(shù)）參數(shù)類型返

17、回值F_R(f,t)facetf,Thread*t,密度F_P(f,t)facetf,Thread*t,壓力F_U(f,t)facetf,Thread*t,U方向的速度F_V(f,t)facetf,Thread*t,v方向的速度F_W(f,t)facetf,Thread*t,W方向的速度F_T(f,t)facetf,Thread*t,溫度F_H(f,t)facetf,Thread*t,焓F_K(ft)facetf,Thread*t,湍流運(yùn)動(dòng)能F_D(f,t)facetf,Thread*t,湍流運(yùn)動(dòng)能的分散速率F_YI(f,t,i)facetf,Thread*t,intiF_FLUX(f,t)f

18、acetf,Thread*t物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通過(guò)邊界表面的質(zhì)量流速5.3.2MacrosforAccessingUser-DefinedScalarsandMemoryThemacroslistedinTable5.3.2canbeusedtoaccessuser-definedscalarsandmemoryforfaces.Name(Arguments)ArgumentTypesReturnsF_UDSI(f,t,i)facetf,Thread*t,intiF_UDMI(f,t,i)facetf,Thread*t,intiuser-de_nedscalar(face)user-de_nedm

19、emory(face)5.3.2讀寫用戶定義的標(biāo)量和存儲(chǔ)器的宏在表5.3.2中列出的宏可以用于給表面讀寫用戶定義的標(biāo)量和存儲(chǔ)器的宏F_YI(f,t,i)facetf,Thread*t,intiF_FLUX(f,t)facetf,Thread*t物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通過(guò)邊界表面的質(zhì)量流速5.3.2MacrosforAccessingUser-DefinedScalarsandMemoryThemacroslistedinTable5.3.2canbeusedtoaccessuser-definedscalarsandmemoryforfaces.Name(Arguments)ArgumentTypes

20、ReturnsF_UDSI(f,t,i)facetf,Thread*t,intiF_UDMI(f,t,i)facetf,Thread*t,intiuser-de_nedscalar(face)user-de_nedmemory(face)5.3.2讀寫用戶定義的標(biāo)量和存儲(chǔ)器的宏在表5.3.2中列出的宏可以用于給表面讀寫用戶定義的標(biāo)量和存儲(chǔ)器的宏名稱(參數(shù))參數(shù)類型F_UDSI(f,t,i)facetf,Thread*t,intiF_UDMI(f,t,i)facetf,Thread*t,inti返回值用戶確定的標(biāo)量（表面）用戶定義的存儲(chǔ)器（表面）5.3.3混合面變量宏其余的表面變量宏在表5.3.

21、3中列出名稱（參數(shù)）參數(shù)類型返回值F_C0（f,t）facetf,Thread*tF_C0_THREAD(f,t)facetf,Thread*tF_C1(f,t)facetf,Thread*tF_C1_THREAD(f,t)facetf,Thread*t5.4幾何宏這節(jié)包含的宏是為了在FLUENT中重新得到幾何變量。這些表面宏的定義可以在相關(guān)的（.h）文件中找到。（如mem.h等）5.4.1節(jié)點(diǎn)和面的數(shù)量在表5.4.1中列出的宏C_NNODES和C_NFACES返回相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)和面的整數(shù)值。對(duì)于個(gè)給定的單元格，F(xiàn)_NNODES返回與某個(gè)表面相關(guān)的節(jié)點(diǎn)的整數(shù)個(gè)數(shù)。表5.4.1在mem.h中的節(jié)點(diǎn)和

22、表面的宏名稱（參數(shù)）參數(shù)類型返回值C_NNODES(c,t)celltc,Thread*t一個(gè)單元格中的節(jié)點(diǎn)數(shù)C_NFACES(c,t)celltc,Thread*t一個(gè)單元格中的表面數(shù)F_NNODES(f,t)facetf,Thread*t一個(gè)表面中節(jié)點(diǎn)數(shù)5.4.2單元格和表面的重心在表5.4.2中列出的宏可以用來(lái)獲得一個(gè)單元格或是表面的真實(shí)的重心C_CENTROID找到單元格的重心的坐標(biāo)，并把它的坐標(biāo)存儲(chǔ)在矩陣X中。F_CENTROID找到表面的重心的坐標(biāo)，并把它的坐標(biāo)存儲(chǔ)在矩陣X中。注意矩陣X可以是一維，二維或者是三維的。表542在metric.h中變量重心宏名字（參數(shù)）參數(shù)類型返回值C

23、_CENTROID(x,c,t)realxNDND,celltc,Thread*tx（單元格重心）名字（參數(shù)）參數(shù)類型返回值C_CENTROID(x,c,t)realxNDND,celltc,Thread*tx（單元格重心）F_CENTROID(x,f,t)realxNDND,facetf,Thread*tx（表面中心）5.4.3表面積在表5.4.3中列出的宏F_AREA可以被用于返回一個(gè)實(shí)數(shù)的面積向量。對(duì)于內(nèi)部的表面，標(biāo)準(zhǔn)的面積向量的方向是從單元格CO指向單元格C1。標(biāo)準(zhǔn)的方向總是從邊界面向外指（范圍之外）。表543在metric.h中的表面積宏名稱（參數(shù)）參數(shù)類型返回值F_AREA（A,f

24、,t）ANDND,facetf,Thread*tA（面積向量）5.4.4單元格體積在表5.4.4中列出的宏可以用于獲得二維，三維和軸對(duì)稱的模型的單元格的真實(shí)體積表544在mem.h中的單兀格體積宏名稱（參數(shù)）參數(shù)類型返回值CVOLUME(c,t)celltc,Thread*t二維或是三維的單元格體積單元格體積/2是軸對(duì)稱模型的體積5.4.5單元格對(duì)單元格，單元格對(duì)表面重心宏FLUENT提供的宏使得連接單元格重心的向量和連接單元格重心與表面重心的向量很容易定義。這些宏的返回信息對(duì)于估計(jì)那些不儲(chǔ)存的表面的數(shù)量值是有幫助的，同時(shí)對(duì)于估計(jì)通過(guò)單元格邊界的流體分散率的數(shù)值也有益。這些宏所包含的幾何和梯度

25、在下面的表5.4.1中總結(jié)出來(lái)了。.dr.dr5.4.1)第五章使用宏訪問(wèn)第五章使用宏訪問(wèn)（讀寫）流體求解器的變量第五章使用宏訪問(wèn)第五章使用宏訪問(wèn)(讀寫)流體求解器的變量第五章使用宏訪問(wèn)第五章使用宏訪問(wèn)（讀寫）流體求解器的變量第五章使用宏訪問(wèn)第五章使用宏訪問(wèn)(讀寫)流體求解器的變量在這里dr是連接單元格重心和表面重心的向量。在這個(gè)例子中是在存儲(chǔ)處的單0元格重心位置估計(jì)的。通過(guò)表面f,向量的流體分散率D由下式給定fD=A(5.4.2)ff這的是表面的分散系數(shù)。在FLUENT的未定結(jié)構(gòu)求解器中，沿表面標(biāo)準(zhǔn)方向的f梯度可以由在一個(gè)沿單元格重心方向梯度和一個(gè)限定在表面的平面里的梯度方向來(lái)估計(jì)。按照這種

26、規(guī)定，D可以按下式近似fD=()AD=()AG10fdsAesGGsae5.4-3)第五章使用宏訪問(wèn)第五章使用宏訪問(wèn)（讀寫）流體求解器的變量第五章使用宏訪問(wèn)第五章使用宏訪問(wèn)(讀寫)流體求解器的變量在此右邊的第一項(xiàng)代表沿著向量e方向的主梯度，第二項(xiàng)代表交叉分散率項(xiàng)。在這s個(gè)方程中A是從單元格c0指向單元格cl的表面f的標(biāo)準(zhǔn)向量圍成的面積，ds是兩個(gè)單元格重心間的距離，e是這個(gè)方向的單元向量。這些在下面的圖形5.4.1中表示出來(lái)s了圖形5.4.1用定義的梯度和向量連接單元格c0和clAND_ND面積的單元向量ds單元格重心的距離esND_ND從單元格cO到單元格cl方向的單元向量AAA_by_es

27、一才的值A(chǔ)esdrOND_ND連接單元格cO重心和表面重心的單元向量dr1ND-ND連接單元格cl重心和表面重心的單元向量AND_ND面積標(biāo)準(zhǔn)向量ds單元格重心和表面重心之間的距離esND_ND從單元格cO重心到表面重心的單元向量AAA_by_es一的值A(chǔ)exdrOND_ND連接單元格cO重心到表面重心的向量TheBOUNDARY_FACE_GEOMETRY宏也被定義在sg.h文件中，它也沒(méi)有被包含在udf.h中，你需要包含sg.h在UDF。5.5節(jié)點(diǎn)宏表5.5.1和5.5.2列出的宏返回單元格節(jié)點(diǎn)的實(shí)數(shù)直角坐標(biāo)（在單元格的拐角）和相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)速度的分量。例如在移動(dòng)的網(wǎng)格模擬中節(jié)點(diǎn)速度是相對(duì)應(yīng)的

28、。每個(gè)變量的節(jié)點(diǎn)*節(jié)點(diǎn)的參數(shù)定義了一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這些宏的定義可以在相關(guān)的.h文件中找到。（例如mem.h）表5.5.1在metric.h中變量的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)宏名稱（參數(shù)）NODEX（node名稱（參數(shù)）NODEX（node）參數(shù)類型Node*node返回值節(jié)點(diǎn)的X坐標(biāo)NODEY(node)NODEZ(node)Node*node節(jié)點(diǎn)的Y坐標(biāo)Node*node節(jié)點(diǎn)的Z坐標(biāo)表5.5.2在metric.h中的節(jié)點(diǎn)速度變量宏名稱（參數(shù)）參數(shù)類型返回值NODEGX(node)NODEGY(node)NODEGZ(node)Node*node節(jié)點(diǎn)速度的X分量Node*node節(jié)點(diǎn)速度的Y分量Node*node節(jié)點(diǎn)速度的Z分量5.6多相宏表5.6.1中列出的宏返回一個(gè)與整體多相節(jié)點(diǎn)相連的實(shí)數(shù)變量。這些變量的定義在sg_mphase.h文件中可以找到，這些