1. 材料屬性的設(shè)置

有兩種方式可以自定義材料的屬性參數(shù)，第一種材料下拉框選擇，第二種UDF自定義函數(shù)。

我們這次主要介紹第二種方式，通過(guò)UDF的方式自定義材料屬性。之前有兩篇文章介紹過(guò)UDF的基礎(chǔ)和UDF DEFINE _PROFILE宏

自定義材料屬性的define宏主要是DEFINE_PROPERTY，除此之外如果需要定義擴(kuò)散系數(shù)，還需要使用DEFINE_DIFFUSIVITY宏。

擴(kuò)散系數(shù)一般是打開(kāi)組分輸運(yùn)方程，或者使用UDS才需要定義。

2. DEFINE_PROPERTY宏的用法

我們?cè)敿?xì)說(shuō)說(shuō)DEFINE_PROPERTY宏的使用，同時(shí)給出幾個(gè)例子

2.1 物性參數(shù)

DEFINE_PROPERTY宏可以定義的物性參數(shù)如下：

? density (as a function of temperature)：密度

? viscosity：粘度

? thermal conductivity：導(dǎo)熱系數(shù)

? absorption and scattering coefficients：吸收系數(shù)和散射系數(shù)

? laminar flame speed：層流火焰速度

? rate of strain：應(yīng)變率

? frictional modulus (Eulerian model)：摩擦模量

? elasticity modulus (Eulerian model)：彈性模量

? heat transfer coefficient (Mixture model)：傳熱系數(shù)

? particle or droplet diameter (Mixture model)：液滴直徑

······················

注：

a. DEFINE_PROPERTY宏可定義大多數(shù)的物性參數(shù)，上面只是列舉出一部分。當(dāng)需要定義物性參數(shù)時(shí)，首選DEFINE_PROPERTY宏

b. 擴(kuò)散系數(shù)需要使用DEFINE_DIFFUSIVITY宏定義

c. 比熱容需要使用DEFINE_SPECIFIC_HEAT宏定義

2.2 DEFINE_PROPERTY的用法

DEFINE_PROPERTY (name, c, t)

name：udf的名字，隨便起，只要符合c語(yǔ)言變量命名規(guī)則即可。比如Ergouzi，xiaoerhua。建議取表示物性的單詞作為名字density、viscosity等

c：網(wǎng)格變量cell，返回網(wǎng)格的編號(hào)值。其實(shí)就是一個(gè)整數(shù)，看過(guò)Fluent UDF為所欲為的后門這篇文章的應(yīng)該印象深刻些

t：線程thread，是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，包含一些列cell、face等。

返回值return：real類型，返回物性參數(shù)值

注：

a. c和t都是這個(gè)宏從fluent中取出來(lái)給用戶使用的，不需要任何的定義，直接可以使用c和t

b. 由于DEFINE_PROPERTY 宏已經(jīng)給用戶傳遞了c和t，因此使用這個(gè)宏不需要遍歷thread，也不需要遍歷網(wǎng)格。也就是說(shuō)不需要使用loop宏，直接對(duì)c進(jìn)行操作即可。

c. 與之相對(duì)的，如DEFINE_ADJUST宏，沒(méi)有傳遞c和t，因此必須要先遍歷thread或者查找thread，然后再遍歷網(wǎng)格。

3. DEFINE_PROPERTY示例

3.1 粘度定義

定義粘度viscosity，當(dāng)溫度大于288K，粘度等于5.5e-3；當(dāng)溫度小于286K，粘度等于1.0；否則粘度等于溫度T的函數(shù)。

UDF代碼如下:

#include "udf.h"

DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity,c,t)

{

    real mu_lam;

    real temp = C_T(c,t);

    if (temp > 288.)

        mu_lam = 5.5e-3;

    else if (temp > 286.)

        mu_lam = 143.2135 - 0.49725 * temp;

    else

        mu_lam = 1.;

    return mu_lam;

}

解釋一下：

real mu_lam;

//聲明了一個(gè)real變量，其實(shí)就是c語(yǔ)言的float類型，只不過(guò)real可以自動(dòng)改變單精度還是雙精度。mu_lam是變量名稱，可隨意命名。

real temp = C_T(c,t);

//聲明了一個(gè)real變量，并且賦值。temp即變量名，使用C_T宏給其賦值。

//C_T宏用于獲取網(wǎng)格溫度，括號(hào)中的c和t即是DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity,c,t)中的c和t。兩者必須一致，要改都改。

if (temp > 288.)

   mu_lam = 5.5e-3;

else if (temp > 286.)

   mu_lam = 143.2135 - 0.49725 * temp;

else

   mu_lam = 1.;

//if else語(yǔ)句，根據(jù)溫度值來(lái)確定粘度值。288.為什么要加一個(gè)點(diǎn)，如果不加點(diǎn)則表示整型，加點(diǎn)表示浮點(diǎn)型，其實(shí)就是288.0。如果不是整型，即使是整數(shù)最好也要寫(xiě)成小數(shù)形式，否則會(huì)出現(xiàn)一些很難察覺(jué)到的錯(cuò)誤。

return mu_lam;

//返回mu_lam值，這個(gè)值會(huì)自動(dòng)傳遞給Fluent的物性參數(shù)，對(duì)于DEFINE_PROPERTY宏，必須要有返回值，返回就是自己設(shè)置的物性參數(shù)。

3.2 表面張力系數(shù)定義

表面張力系數(shù)定義為溫度的函數(shù)，sur_ten=1.35 - 0.004*T + 5.0e-6*T*T

UDF代碼如下：

#include "udf.h"

DEFINE_PROPERTY(sfc,c,t)

{

    real T = C_T(c,t);

    return 1.35 - 0.004*T + 5.0e-6*T*T;

}

直接以表達(dá)式的形式返回物性參數(shù)

3.3 密度和時(shí)間相關(guān)

這里僅僅是演示，實(shí)際上我們的物性更多是和壓力溫度有關(guān)，和時(shí)間沒(méi)有關(guān)系。這里為了說(shuō)明UDF的靈活性，簡(jiǎn)單演示。

假設(shè)當(dāng)流動(dòng)時(shí)間小于1s，密度為1000kg/m3；流動(dòng)時(shí)間大于等于1s，密度為1kg/m3。

UDF代碼如下：

#include "udf.h"

DEFINE_PROPERTY(den_time,c,t)

{

  real density;

    real current_time;

    current_time = CURRENT_TIME; 

    if(current_time<1.0)

    {

        density=1000.0;

    }

    else

    {

        density=1.;

    }

    return density;

}

邏輯很簡(jiǎn)單，這里只說(shuō)明一點(diǎn)。

current_time = CURRENT_TIME; 

//CURRENT_TIME是fluent中的一個(gè)宏，也可以認(rèn)為是一個(gè)變量，返回當(dāng)前的流動(dòng)時(shí)間。

4. UDF的編譯與加載

兩種UDF編譯的方式，參考文章四十九、Fluent UDF編譯正確的流程。可分為Interpreted和Compiled。

對(duì)于解釋型Interpreted，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便，缺點(diǎn)是很多高級(jí)宏不適用。因此建議大家不要使用解釋型編譯UDF。

這里還是簡(jiǎn)單說(shuō)一下，下圖為解釋型界面，直接點(diǎn)擊Browse，選中寫(xiě)好的UDF，然后點(diǎn)擊Interpret即可。如果UDF沒(méi)問(wèn)題，則不會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)信息。

編譯型UDF界面如下圖，上面有兩個(gè)框Source Files和Header Files，Source Files表示源文件，就是編寫(xiě)好的UDF文件；

Header Files表示頭文件，只有當(dāng)UDF很復(fù)雜，為了使UDF模塊化才需要從這里導(dǎo)入頭文件。UDF自帶了很多頭文件如udf.h，但是這些頭文件不需要從這里導(dǎo)入。

首先點(diǎn)擊Add，選中編寫(xiě)好的UDF后導(dǎo)入，然后點(diǎn)擊Build，如果UDF沒(méi)有問(wèn)題，則不會(huì)出現(xiàn)任何報(bào)錯(cuò)信息（只要控制界面有error，則說(shuō)明有問(wèn)題）。

在沒(méi)有報(bào)錯(cuò)的前提下，點(diǎn)擊Load，則UDF加載成功。關(guān)于UDF報(bào)錯(cuò)問(wèn)題，建議大家看看文章四十九、五十和五十一。如果沒(méi)有報(bào)錯(cuò)，控制臺(tái)應(yīng)該會(huì)顯示下面的信息，其中就有各種DEFINE宏的name

5. UDF的使用

不同的DEFINE宏，UDF的使用方式不同。對(duì)于DEFINE_PROPERTY宏，定義材料的物性參數(shù)。因此使用時(shí)，直接在材料物性界面選中即可

Materials--Fluid--air

比如需要修改air的粘度，在Viscosity處選擇user-defined，會(huì)彈出右圖，然后選中DEFINE的name就行，點(diǎn)擊OK。

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