Fluent自定义冲蚀函数

本文描述在Fluent中自定义冲蚀函数的一些问题。

Fluent GUI 中提供了一些冲蚀模型（Generic Model、Finne、McLaury、Oka、DNV），这些模型可以应付大部分工程冲蚀问题。如果有自己的冲蚀模型，可以想办法将其写成 Generic Model 的形式，或者选择使用 UDF 进行定义。

1 Generic Model

其他类型的冲蚀函数可以通过修改    的值进行改写。

2 UDF

可以使用 DEFINE_DPM_EROSION 指定颗粒冲击壁面或多孔阶跃面时的冲蚀率或沉积率。此 UDF 在颗粒遇到反弹壁面时调用。

UDF 宏的定义形式：

DEFINE_DPM_EROSION (name, tp, t, f, normal, alpha, Vmag, mdot)

参数包括：

1. symbol name。宏名称。
2. Tracked_particle *tp。Tracked_Particle 结构体的指针，该结构包含与被跟踪粒子相关的数据。
3. Thread *t。指向颗粒当前冲击的壁面的 Thread 指针。
4. face_t f。颗粒冲击壁面的面索引。
5. real normal[]。被冲击壁面的面法向向量。
6. real alpha。颗粒冲击角度（单位为弧度）。
7. real Vmag。颗粒冲击速度（单位为 m/s）。
8. real mdot。稳态流动：颗粒流冲击网格面时每随机次数的当前流量（kg/s）；瞬态流动：冲击网格面的颗粒包质量（kg）。

该 UDF 没有返回值。

DEFINE_DPM_EROSION 有八个参数：name、tp、t、f、normal、alpha、Vmag 和 mdot。其中 Tp、t、f、normal、alpha、Vmag 和 mdot 是由 Fluent 求解器传递给 UDF 。UDF 中需要计算冲蚀率和/或沉积率的值，并将这些值分别存储在 F_STORAGE_R_XV (f, t, SV_DPMS_EROSION, EROSION_UDF) 和 F_STORAGE_R (f, t, SV_DPMS_ACCRETION) 中。

 

注：在早期 Fluent 版本（18.0 之前的版本）中，冲蚀率及沉积率返回值均通过 F_STORAGE_R 宏进行返回。18.0 之后的版本将冲蚀率和沉积率通过不同的宏进行返回。

”

另一个问题，在利用 UDF 获取冲蚀率或沉积率时，需要用冲蚀率函数乘上质量流量，然后再除以冲击面积。

3 尝试

1、改写为通用方程形式

其中：

逐项比对，可以得到：

2、利用UDF进行定义

可以直接编写UDF：

#include "udf.h"
#define PI 3.1415926

DEFINE_DPM_EROSION(Zhang,tp,t,f,normal,alpha,Vmag,mdot)
{
    real Area[ND_ND],area;
    real erosion;
    real F_alpha;

    // 模型系数
    real C = 2.17e-7;
    real BH = 120;
    real Fs = 0.2;
    real n = 2.41;

    real A[5] = {5.4,-10.11,10.93,-6.33,1.42};
    // 冲击角函数
    F_alpha = A[0]*alpha + A[1]* pow(alpha,2) + A[2]* pow(alpha,3) + A[3]* pow(alpha,4)+A[4]* pow(alpha,5);

    // 计算面积
    F_AREA(Area,f,t);
    area = NV_MAG(Area);
    // 计算冲蚀率函数
    erosion = C * pow(BH,-0.59) * Fs * pow(Vmag,n) * F_alpha * mdot / area;

    // 利用UDF宏返回值
    F_STORAGE_R_XV(f, t, SV_DPMS_EROSION, EROSION_UDF) += erosion;
}

// 注意：编译时建议将中文注释去掉，否则可能会有警告或错误信息。

利用UDF要更灵活，对于一些无法使用通用格式进行表达的方程，则只能使用UDF进行表达。

参考文献