Fluent UDF中的Domain与Thread

在Fluent UDF中，Domain与Thread是两个非常重要的数据类型，它们通常以指针的形式出现，在实际应用中可以通过Domain指针及Thread指针获取指定对象的数据。

1 Domain

UDF中的Domain不同于常规意义上讲的计算域，因此不能简单的认为流体域和固体域是两个不同的Domain。

在UDF中，Domain是最顶级的数据结构，可以通过Domain指针去索引其他的数据类型，例如可以通过Domain找到某边界面的Thread，再通过遍历循环找到Thread上的所有网格面以及网格节点信息。

Domain指针的获取有两种方式：利用相的ID通过Get_Domain获取，或者利用DOMAIN_SUB_DOMAIN宏通过其他相获取。

1.1 通过Get_Domain获取

在单相流模型中，只有一个唯一的Domain，可以使用Get_Domain宏直接获取指针，如下面的语句：

Domain *domain = Get_Domain(1);

在多相流中，每一相相当于一个Domain，如利用VOF模型计算油气水三相流，则计算模型中包含有4个Domain：混合相、油相、气相和水相。在获取每一相的Domain时可以采用下面的语句：

Domain *mixture_domain = Get_Domain(1); //获取混合相的Domain
Domain *oil_domain = Get_Domain(2); //获取ID为2的相的Domain
Domain *gas_domain = Get_Domain(3); //获取ID为3的相的Domain
Domain *water_domain = Get_Domain(5); //获取ID为5的相Domain

相的ID可以通过Multiphase Model对话框得到，如下图所示的主相ID为2。

 

注意：混合相的ID始终为1，主相和次相的ID号不一定连续。

”

若已有相的Domain指针，也可以通过Domain_ID宏获取其ID。如：

int oil_id = Domain_ID(oil_domain);

不过获取相ID好像没多大用处。

1.2 通过DOMAIN_SUB_DOMAIN获取

一些DEFINE宏的参数中包含有Domain指针，当在多相流模型中使用这些宏时，Fluent传递给宏的是混合相的Domain指针，此时可以使用DOMAIN_SUB_DOMAIN宏获取主相或次相的Domain指针。

如下面的语句可以得到主相的Domain指针：

 int phase_domain_index = 0;    /* 主相的索引为0 */
 Domain *mixture_domain;
 Domain *subdomain = DOMAIN_SUB_DOMAIN(mixture_domain,phase_domain_index);

DOMAIN_SUB_DOMAIN宏需要两个参数：混合相的domain指针及相索引。

混合相的domain指针由Fluent内核传递进来，相索引需要手工指定。

对于主相，其相索引为0，而次相的索引则按照Multiphase Model对话框中各相的排列顺序依次累加。如下图所示，oil为主相，其相索引为0，gas相的索引为1，water相的索引为2。

鉴于相的数量不会太多，因此相索引可以手工指定。

 

注意：相索引不同于相ID。

”

在UDF中，若已知各相的Domain指针，也可以通过宏DOMAIN_SUPER_DOMAIN获取混合相的指针。如：

 Domain *subdomain;
 Domain *mixture_domain = DOMAIN_SUPER_DOMAIN(subdomain);

不过这个宏似乎用处不大。

2 Thread

在UDF中，Thread是使用最为频繁的数据结构，其通常以指针的形式出现。

Thread中包含有计算模型的所有信息，包括网格与物理模型等参数。与Domain类似，Thread指针的获取也有两种方式：利用Lookup_Thread宏及利用THREAD_SUB_THREAD获取。

2.1 利用Lookup_Thread宏

当知道计算区域的ID时，可以利用Lookup_Thread宏获取该区域对应的Thread指针。这里的计算区域可以是Cell Zone，也可以是边界，也可以是网格面或网格节点。如下面的程序：

int zone_ID = 2;
Thread *t = Lookup_Thread(domain,zone_ID);

此宏需要传入一个Domain指针以及区域的ID号。Domain的指针可以通过前面所述的方式获取，而区域指针则可以在GUI界面中查找，如下图所示边界bottomwall的ID为3。

也可以使用TUI命令/define/boundary-conditions/list-zones查看ID。

得到Thread指针后，就可以采用各种遍历循环进行信息获取了。

2.2 利用THREAD_SUB_THREAD获取

在多相流问题中，传入到DEFINE宏的Thread是混合相的Thread指针。此时可以通过THREAD_SUB_THREAD得到主相及次相的Thread指针。

如下面的程序：

int phase_domain_index = 0;           /* 主相的索引    */
 Thread *mixture_thread;               /* 混合相的指针 */
 Thread *subthread = THREAD_SUB_THREAD(mixture_thread,phase_domain_index); //得到主相的Thread指针

与Domain类似，主相的索引始终为0，次相索引按对话框中相索引依次递加。

若已知主相和次相的Thread指针，也可以通过THREAD_SUPER_THREAD获取混合相的Thread指针。如下面的代码：

 Thread *subthread;
 Thread *mixture_thread = THREAD_SUPER_THREAD(subthread);

得到了Thread指针后，即可采用各种循环遍历宏进行数据获取了。

3 Domain与Thread的差异

可以把Domain想象成网格系统，单相流只有一套网格系统，因此只有一个Domain。多相流中，每一相拥有一套网格系统，因此存在多个Domain。

每一套网格系统拥有一个Thread，同时计算区域、边界、网格面、网格节点都可以拥有Thread，如果想要找到某个网格，则需要先通过Domain得到Thread，然后在Thread上进行循环遍历。对于单相流来说只有一个Domain，因此省去了通过Domain找Thread的操作，而多相流则需要在Domain上循环遍历。

可以认为Thread是Domain的下一层级，再下面就是Cell，Face以及Node。