前面基本完成了动网格专题的发布,不过还是有一些内容并没有更新进去,比如说in-cylinder、接触检测、2.5D网格重构等。不过这些都是小技巧,写起来挺麻烦,以后有时间再通过案例视频的方式讲解好了。从今天开始最近一段时间准备发布Fluent UDF的一些内容。
关于UDF
UDF并不是什么神秘的东西,然而在地球人的眼中,凡是与编程相关的工作,总是认为有点儿高大上罢了。其实UDF程序的编写绝对只是个体力活儿。
Fluent是一个通用软件。所谓的通用软件,意思就是说啥事儿都能做。能做流动,能做传热,能做化学反应,能做多相流,貌似与NS相关的内容都能做。然而,无所不能往往也意味着不甚精通。软件为了满足其通用性,无疑在各种参数的选取上偏于保守,比如说各种求解算法、各种模型参数,为了保证其收敛性和鲁棒性,必然会存在舍弃精度的做法。因此,通用的软件常常难以满足高级人士的计算需求。
作为商用软件,Fluent自然不愿意损失这些高级用户,因此软件给高级用户开了一扇窗口,允许用户根据自己的需求对软件进行一定程度的定制。因此就有了我们这里所说的UDF。
UDF(User Defined Functions,用户自定义功能),采用C语言进行编写,可以采用编译或解释的方式加载到Fluent中,利用UDF可以对Fluent计算过程中的一些模型参数或计算流程进行控制。
从哪儿开始?
要使用UDF,该如何入手?
Fluent帮助文档中提供了较为详尽的UDF使用方法,包含了绝大多数宏的使用描述(其实还有一部分宏并没有出现在文档中,亲们可以通过研读代码中的注释来使用这些用,见udf.h文件)。在编写UDF的过程中,UDF手册是必不可少的文档。
实际上UDF的应用过程是这样的:
- 发现需要使用UDF。Fluent毕竟是一款成熟的商用软件,大多数情况下,利用GUI就能够满足我们的计算要求。只有当我们确信Fluent的GUI并不具备某项功能,而利用UDF可以满足此要求时,才开始着手编写UDF。记住:能用GUI实现的功能,就不要用UDF去做。人家Fluent说了,不对UDF的正确性负责,他们只负责UDF与Fluent的通讯功能。能不能用UDF实现某项功能,需要翻越Fluent帮助文档。
- 编写UDF文件。这部分工作应该是UDF的核心工作。作为一个计算机程序,UDF同样有输入和输出。在翻越UDF手册的时候,搞清楚宏文件中哪些参数是输入,哪些参数是输出。最简单的方式就是直接套用UDF手册中的示例程序,在其基础基础上进行修改。
- 配置UDF环境。这部分工作实际上相当的简单。只不过在windows环境下需要安装Visual Studio,在Linux环境下需要配置GCC。需要注意在安装Visual Studio的时候一定要选择安装C++,否则不会安装c编译器。
- 在Fluent中加载UDF。加载的方式可以是解释,也可以是编译。通常解释型的程序调用要比编译型的慢,因此一些计算密集的场合,建议使用编译型。
需要的C语言知识
编写UDF使用的是C语言,我们是不是需要先学习C语言?
了解C语言是必要的,但并不需要非常精通C语言。UDF宏的编写实际上只是应用了C语言很少的一部分,但是对C语言的越熟悉,当然写起UDF来自然要更轻松一些。如果对C语言一无所知的话,至少需要看看以下的内容:
- C语言的语法结构。包括变量定义方式、条件结构、循环结构、函数定义等。
- C语言的数据结构。最需要了解是数组和指针。另外还需要了解函数参数传值与传址,否则很多的UDF宏你都搞不清楚数据怎么就能传递给Fluent。
这些基础知识后面会介绍。
要坚信UDF并没有想象中那么难,其实也没有想象中的那么高大上。
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