Fluent UDF获取指定位置的物理量

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本文描述如何利用Fluent UDF获取指定位置的物理量。

在Fluent UDF中有很多方式可以获取计算区域内某位置的物理量。如想要获取计算域内某一特定坐标位置的物理量，可以使用宏CX_Find_Cell_With_Point得到一个结构体变量，之后利用RP_CELL及RP_THREAD宏得到该点所对应的cell索引与Thread指针，再使用C_类宏可以得到各种物理量。

此方法仅用于获取坐标点位置的物理量，无法获取区域内的物理量。若要获取区域内的物理量，则需要在区域Thread上进行循环遍历，其间可能涉及到全局约简操作，在应用中时常需要进行代码并行化改造，颇为麻烦。

本文提供一种简单的方式来实现对几何坐标或区域内的物理量提取。

利用到的核心宏为Get_Report_Definition_Values，此宏可以读取在Fluent中定义的任何Reports。

这里举个简单的例子。如下图所示边长为1 m的正方形计算区域，获取中心位置的温度值（左下角点为坐标原点。材料介质为固体，只考虑内部的热传导。

网格尺寸采用20 mm，划分全四边形网格，如下图所示。

采用默认的固体材料参数，指定边界条件计算得到的温度分布如下图所示。

1 手工提取

若要获取中心位置的温度，可以如下图所示创建一个Point。

此时可以对点所在的位置进行统计。如下图所示统计得到的温度值为398.5262 K。

2 UDF提取

利用UDF也可以该点处的温度值。如使用下面的UDF程序。

#include "udf.h"
#include "cxndsearch.h"
 
static ND_Search *domain_table = NULL;
 
DEFINE_ON_DEMAND(find_Temperature)
{
#if !RP_HOST
    cell_t c;
    Thread *t;
    CX_Cell_Id *cx_cell;
    real velocity;
 
    real P[2] = {0.5, 0.5};
    real P_Cell[2];
 
    domain_table = CX_Start_ND_Point_Search(domain_table, TRUE, -1);
 
    cx_cell = CX_Find_Cell_With_Point(domain_table, P, 0.0);
 
    if (cx_cell)
    {
        c = RP_CELL(cx_cell);
        t = RP_THREAD(cx_cell);
        Message("Temperature = %f \n", C_T(c, t));
    }
 
    domain_table = CX_End_ND_Point_Search(domain_table);
#endif
}

编译加载并运行，结果如下图所示。

UDF得到的温度值与后处理得到的温度值存在细微差异。

3 另一种UDF方法

如下图所示创建一个Point。
创建一个Report Definitions

注意下图中高亮位置的设置

编写下面的UDF程序。

DEFINE_ON_DEMAND(get_temp2)
{
    int nrOfvalues = 0;
    real *values;
    int *ids;
    int index;
    int counter;
 
    /*第二个参数指定为0，试算*/
    int rv = Get_Report_Definition_Values("report-temperature", 0, &nrOfvalues, NULL, NULL, NULL);
    // rv为0表示函数成功执行，nrOfValues为返回值的数量
    if (rv == 0 && nrOfvalues)
    {
 
        Message0("Report definition evaluated at iteration has %d values\n", nrOfvalues);
 
        // 为变量开辟内存
        values = (real *)malloc(sizeof(real) * nrOfvalues);
        ids = (int *)malloc(sizeof(int) * nrOfvalues);
 
        // 再次调用宏以获取数据，values存储报告的值，ids为报告关联的区域id，index为迭代次数
        rv = Get_Report_Definition_Values("report-temperature", 0, NULL, values, ids, &index);
 
        Message0("Values correspond to iteration index:%d\n", index);
        //循环的目的是输出所有的报告的值
        for (counter = 0; counter < nrOfvalues; counter++)
        {
            Message0("report definition values: %d, %f\n", ids[counter], values[counter]);
        }
        // 释放内存
        free(values);
        free(ids);
    }
    else
    {
       // 未找到对应的报告，则返回值为1
        if (rv == 1)
        {
            Message0("report definition: %s does not exist\n", "report-temperature");
        }
        else if (nrOfvalues == 0) //没有获取到值
        {
            Message0("report definition: %s not evaluated at iteration level\n", "report-temperature");
        }
    }
}