速度隨高度變化的案例
關于UDF介紹（一）
簡單算例
1、計算模型如下圖：
入口速度隨高度變化
2、UDF文件編寫如下：
#include "udf.h"
DEFINE_PROFILE(inlet_parab, thread, equation)
{
real x[3],y;
face_t f;
float u;
floatrho=1.0;
floatmu=0.1;
floatdp=0.3;
floath=2.0;
begin_f_loop(f,thread)
{
F_CENTROID(x, f, thread);
y =x[1];
u=dp*0.5/rho/mu*y*(y-h);
F_PROFILE(f, thread, equation) = u;
}
end_f_loop(f, thread)
}
3、導入并編譯UDF
4、計算結果
C語言基礎
數據類型
FLUENT的UDF解釋程序支持下面的C數據類型：
Int：整型
Long：長整型
Real：實數
Float：浮點型
Double：雙精度
Char：字符型
注意：UDF解釋函數在單精度算法中定義real類型為float型，在雙精度算法宏定義real為double型。因為解釋函數自動作如此分配，所以使用在UDF中聲明所有的float和double數據變量時使用real數據類型是很好的編程習慣。
常數
常數是表達式中所使用的絕對值，在C程序中用語句#define來定義。最簡單的常數是十進制整數（如：0，1，2）包含小數點或者包含字母e的十進制數被看成浮點常數。按慣例，常數的聲明一般都使用大寫字母。
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在邊界條件設置時，由于存在地面附面層所以需要擬合來流速度曲線，編寫UDF（用戶自定義函數）作為接口，導入到fluent當中來修正入口速度，入口速度隨高度變化曲線如下述公式所示：
其中，代表X高度處的來流速度，為觀測點速度，為觀測點高度，為常數，根據經驗，取為0.4，根據上海氣象條件，取為10m，為3.5m/s，編寫的UDF如下所示：
#include "udf.h"
DEFINE_PROFILE(inlet_x_velocity,thread,position)
{
#if !RP_HOST
real x [ND_ND];
real z;
face_t f;
begin_f_loop(f,thread)
{
F_CENTROID(x,f,thread);
z=x[0];
F_PROFILE(f,thread,position)=pow(z/10,0.4)*3.5;
}
end_f_loop(f,thread)
#endif
}
采用編譯的方式加載UDF，之后將其應用到入口邊界當中，出口設置為壓力出口邊界條件，采用默認設置即可，建筑物的壁面和地面設置為無滑移壁面，四周設置為自由滑移壁面。
邊界條件設置完畢后，修改計算方法為coupled，并將離散方式設置為二階迎風，之后將殘差設置為1×10-5，檢測出口面的流量值，作為判斷流動是否達到收斂的條件，最后采用混合初始化后設置迭代次數為2000次進行流場求解即可。
2計算結果分析
2.1 優化前外流場
計算過程中殘差曲線和出口質量流量收斂曲線分別如圖6和圖7所示，從曲線可以看出計算到200步左右時即達到了收斂，計算收斂性較好。
展開 大氣中的流體力學
對于大氣層來說，越高的地方密度就越低，重力加速度則越小。密度和重力加速度隨高度的變化帶入到剛才得出的微分方程中，就可以計算出任意高度處的壓力。
國際標準大氣壓
規定：
1.空氣被看作理想氣體
2.大氣相對濕度為0
3.以海平面作為高度計算的起點
4.在高度11000m以下，氣溫隨高度呈直線變化，每升高一米，氣溫下降0.0065攝氏度
5.在約11000-24000m范圍內，氣溫保持不變，此時溫度為216.7K
大氣層分為對流層、平流層、中間層、電離層、外層。
對流層：大氣中的水汽幾乎都集中于此，是展示風云變幻的“大舞臺”：刮風、下雨、降雪等天氣現象都是發生在對流層內。對流層最顯著的特點是有強烈的對流運動。
平流層：該層的氣流主要表現為水平方向運動，對流現象減弱，又稱“同溫層”。這里基本上沒有水汽，晴朗無云，很少發生天氣變化，適于飛機航行。
中間層：該層內因臭氧含量低，同時，太陽短波輻射已經大部分被上層大氣所吸收，所以溫度垂直遞減率很大，對流運動強盛。
電離層：其中存在相當多的自由電子和離子，能使無線電波改變傳播速度，發生折射、反射和散射。
外層：又叫逸散層。這里的溫度很高，可達數千度，大氣已極其稀薄，是大氣層向星際空間過渡的區域。
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