Fluent用户自定义函数（UDF）入门与应用

UDF介绍：所谓UDF-用户自定义函数（User-defined functions），学习过编程语言的同学对此应该并不陌生，无论是C语言、JAVA还是Python，自定义函数被广泛的应用着，它能够使语言逻辑和代码的简洁性大幅度提高。Fluent的UDF有着同样的功能，但是又不完全相同。

在Fluent中，UDF使用C语言来编写，因此需要大家有一定的C语言基础，但是不必过于深入，大家只需要了解基本的格式和语法结构即可，同时需要对指针有一点了解。建议有其他语言基础的同学花一周的时间学习一下C语言---一周的时间已经足够了。

UDF特殊性：接下来我们说一下Fluent UDF的特殊性，实际上即便C语言功底很厉害的高手并不一定能够写好UDF，为什么呢？因为Fluent UDF和C语言的自定义函数完全就是两码事。它是Fluent封装好的可以传递给求解器的函数，主要由各种宏组成，每个宏有各自的作用。说的通俗易懂一点，其实UDF就是Fluent已经给用户起好了自定义函数的名字了，用户达到什么样的目的，使用相对应的宏就行。类似于我乘坐地铁去电影院，为了达到去电影院的目的，我使用了名叫地铁的工具，这里的名字“地铁”就相当于Fluent中的宏；如果放到C语言中，你可以给“地铁”起任意名字如“自行车”，这样会带来混乱，导致Fluent求解器识别不了你的目的。比如用户想让进口流体的速度正弦变化，那么就需要找到能够修改边界条件的宏-DEFINE_PROFILE(name, t, i)，然后在里面指定速度函数即可。

图2.C语言自定义函数

图3.Fluent UDF

UDF功能：对于Fluent而言，UDF可以显著增强其功能，使用UDF你可以做如下的事情：

1. 自定义边界条件、材料特性、表面和体积反应速率、用户定义标量（UDS）、传输方程中的源项、扩散系数函数等

2. 每次迭代调整一次计算值。

3. 自定义的求解初始化

4. 按需执行UDF

5. 在迭代结束时、退出ANSYS Fluent或加载已编译的UDF库时执行

6. 增强后处理效果

7. 改进现有的ANSYS Fluent模型（如离散相模型、多相混合模型、离散坐标辐射模型）

上述功能都是直接使用Fluent比较难以完成但是实际又经常会用到的，尤其1、2在以后的学习中会经常使用到。

UDF宏：UDF有两类宏，DEFINE宏和结构宏。DEFINE宏是大的功能宏，能够完成某一项功能，如定义材料特性、定义边界条件等等。想要完成不同的功能就要在对应的DEFINE宏中书写代码，上述的每个功能都有其DEFINE宏。结构宏和FLUENT计算方式有关，涉及到网格、线程和相域的相关知识，比较复杂，我们以后再详细了解。结构宏可以相互嵌套，但是只能大套小。比较常见的结构宏如：

begin_f_loop(f, t)//遍历线程t上的面

{

//代码//

}

end_f_loop(f, t)

thread_loop_c(t, d)////遍历混合域d上的线程

{

//代码//

}

值得注意的是，DEFINE宏里面会包含结构宏，这样说来，DEFINE宏可以类比为C语言中的自定义函数，而结构宏则可以类比成循环语句for或while，只不过这里的循环的是网格或线程。

要想达到我们的目的，我们还需要知道各种物理量，UDF也给我们提供了各种各样的物理量，如获取网格温度C_T（c,t）。物理量宏都是这样的写法，C表示网格，T表示温度，（c,t）表示从t线程获取网格c的温度。C_T必须大写，（c,t）必须小写。下面给出一部分常用的物理量宏：