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Fluent UDF中DEFINE_INIT压力初始化错误问题解决方法

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家
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CFD之道

2月前浏览1799

前面提到在使用DEFINE_INIT进行压力初始化时会出现问题。

如下面的几何模型，几何尺寸为50 mm x 50 mm。

现在要对 $30<y<40$ 区域进行初始化，指定该区域内的压力为200 pa，其他区域压力为100 pa。(注：这里是随便举例，仅为演示udf宏的使用，无实际意义。)

可以写UDF为:

#include "udf.h"
DEFINE_INIT(init_field, d)
{
    cell_t c;
    Thread *t;
    real xc[ND_ND];
    thread_loop_c(t,d)
      {
         begin_c_loop(c,t)
           {
              C_CENTROID(xc,c,t);
              if (xc[1]>0.03 && xc[1]<0.04)
              {
                  C_P(c,t) = 200;
              }else
              {
                  C_P(c,t) = 100;
              }
           }
         end_c_loop(c,t)
      }
}

编译并加载UDF。在初始化面板中进行初始化。初始化完毕后可以在后处理中查看初始压力的分布。如下图所示，可以看到，压力并未按照程序中所指定的压力值进行分布。在30 mm < y < 40 mm区域内的压力值被初始化为100 Pa，其他区域的压力值为0 Pa，而200 Pa的压力值则出现在30 mm < y < 40 mm的壁面上。

后来经热心网友提醒，可能是因为压力基求解器与边界条件所引起（前面测试用的计算模型四个边界均为壁面边界，采用的是默认的压力基求解器）。

解决方式有三种。

使用密度基求解器。
使用压力基求解器，但计算域中至少有一个压力边界（压力入口边界或压力出口边界）。
使用压力基求解器，修改UDF程序代码。

1 密度基求解器

激活密度基求解器

当使用密度基求解器时，采用下面的UDF程序：

#include "udf.h"
DEFINE_INIT(init_field, d)
{
    cell_t c;
    Thread *t;
    real xc[ND_ND];
    thread_loop_c(t,d)
      {
         begin_c_loop(c,t)
           {
              C_CENTROID(xc,c,t);
              if (xc[1]>0.03 && xc[1]<0.04)
              {
                  C_P(c,t) = 200;
              }else
              {
                  C_P(c,t) = 100;
              }
           }
         end_c_loop(c,t)
      }
}

此时可以正常初始化。如下图所示。

但是密度基求解器并不那么好用，大量的物理模型无法在密度基求解器下使用。不过可以在初始化后将密度基求解器转换为压力基求解器，虽然麻烦点儿，但也能解决问题。

2 修改边界类型

依然使用压力基求解器。

当使用压力基求解器时，若所有边界均为壁面边界，则会出现之前那种无法正常初始化的情况。但计算域中存在至少一个压力边界（压力入口或压力出口）时，可以正常初始化。

修改左侧边界为压力入口边界

此时初始化的结果如下图所示。图中显示，压力初始化正常。

也可以尝试将右侧边界指定为压力出口。

初始化后如图所示，可以看到压力也能够正常初始化。

因此若要想在密闭区域中使用压力基求解器时进行压力初始化，可以先修改其中某个边界为压力边界，初始化完毕后再改回来。

3 修改UDF程序

如果头铁非要在密闭环境下使用压力基求解器，且要对区域内的压力进行初始化，该怎么做？

可以按下面所示修改UDF代码。

#include "udf.h"
DEFINE_INIT(init_field, d)
{
  cell_t c;
  Thread *t;
  real xc[ND_ND];
  thread_loop_c(t,d)
  {
    begin_c_loop(c,t)
    {
      C_CENTROID(xc,c,t);
      if (xc[1]>0.03 && xc[1]<0.04)
      {
        C_P(c,t) = 200;
      }
      else if(xc[1]>=0.04 && xc[1] <=0.05)
      {
        C_P(c,t) = 100;
      }
      else if(xc[1]<=0.03 && xc[1]>0.001) //给了一个小容差0.001
      {
        C_P(c,t) = 100;
      }  
    }
    end_c_loop(c,t)
  }
}