Fluent UDF实现：残差监控与计算终止条件设置

一般计算中，Fluent达到我们设定的残差值后就可以自动停止运算，但是有时候我们可能残差判断标准不一定是恒定的，或者有多款软件之间来回协同计算，那么就必须在Fluent UDF中判断残差标准是否达到然后停止计算，后面再进行其它UDF操作。我们知道，通常情况下开始迭代后，要停止计算只能按“Stop”按钮或者键入Ctrl+C组合键。这要改成在UDF中实现迭代停止就非常有难度了。

那么我们是否可以改一种思路呢？我们可以利用Execute_At_End宏在每次迭代（或时间步）结束时候判断是否满足残差标准，如果不满足就驱动fluent继续迭代1次，如果满足就不做任何操作，这样如果继续迭代，那么后面那次迭代完成后又会调用Execute_At_End宏判断是否继续更多一次的迭代，满足了就不做任何操作，相当于停止。于是这样循环往复就实现了迭代满足残差自动停止一样的效果。执行流程如下图所示。

其中，最核心的就是如何驱动Fluent迭代1次。这个可以借助VC++ Udf Studio插件来实现（注意，只有企业版有这个功能，学术版没有此功能）。

下面给出例子，该程序实现了当连续性方程的残差小于0.0001时停止计算。

//利用VC++ Udf Studio2022R1企业版编译通过#include "udf.h"#include "SuperUdfExtension.h" //迭代一次的函数声明在企业版拓展库头文件中#pragma comment(lib, "SuperUdfExtension.lib") //迭代一次的函数实现在企业版拓展lib库中#define CONTINUITY_RESIDUAL_TO_STOP 0.0001 //设置的停止迭代时的残差值 DEFINE_EXECUTE_ON_LOADING(load, libudf){	HMODULE hModule=AfxGetInstanceHandle(); //固定写法，参见企业编程手册	SuperUdf_Initialize(hModule);  //拓展库的初始化，固定写法，参见企业编程手册} DEFINE_EXECUTE_AT_END(JudgeResidual){	real ContinuityRes=0;  //连续方程的残差	Domain *domain=Get_Domain(1);	for(int i=0;i<DOMAIN_NUMEQN(domain);i++)	{		int eqn = DOMAIN_EQNS(domain,i); //方程序号		CString strEqnLabel=DOMAIN_EQN_LABEL(domain,eqn); //获取方程的名字		if(!strEqnLabel.IsEmpty())  //如果方程名字不为空		{			if(0==DOMAIN_RES_SCALE(domain,i))  				DOMAIN_RES_SCALE(domain,i)=1.0;//防止分母为零			real scaled_res=DOMAIN_RES(domain,i)/DOMAIN_RES_SCALE(domain,i); //获取残差			if(0==strEqnLabel.CompareNoCase("continuity")) //如果是连续方程，则把残差赋值给ContinuityRes				ContinuityRes=scaled_res;		}	} 	Message0("Continuity Equation Scaled Residual= %e \n", ContinuityRes); //打印到Fluent控制台 	if(N_ITER<=1)  //第1次的残差可能为0，不考虑残差而继续迭代	{		Message0("1st iteration, Continue to iterate\n");		SuperUdf_Steady_Iterate(1);  //执行下一次迭代	}	else if(N_ITER>1 && ContinuityRes > CONTINUITY_RESIDUAL_TO_STOP) //第2次迭代开始再考察残差是否大于设置值，若大于则继续迭代	{		Message0("Residual> %g, Continue to iterate\n", CONTINUITY_RESIDUAL_TO_STOP);		SuperUdf_Steady_Iterate(1);  //执行下一次迭代	}	else		Message0("Residual<= %g, stop iteration\n", CONTINUITY_RESIDUAL_TO_STOP);}

在Visual Studio中按VC++UdfStudio工具条上的“编译”按钮直到编译通过，然后点“加载”按钮将编译好的UDF库加载到Fluent中。

加载成功后， 记得hook该Execute_at_end宏，如下。

然后，设置好case，并将迭代步数设为1次，再点击“Calculate”进行计算。

当连续性方程残差大于设定的值时会不断循环驱动Fluent迭代1次，而连续性方程残差条件满足时就停止继续迭代，执行效果如下图所示。

最后，需要说明一下的是，企业版试用版只能累计调用1次SuperUdf_Steady_Iterate(1)函数，如果你用企业试用版可能会出现如下提示。那是试用版缘故，不是例子源代码问题。因为第一次迭代结束就已经调用了1次SuperUdf_Steady_Iterate，当第二次迭代结束再调用时就超出了试用版的限制，因此警告后就自动停止了。

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