Fluent案例｜监测值达到目标时终止计算

本文描述在Fluent中实现监测物理量并在物理量达到设定值时终止计算。

之前有道友在群里问这个问题，有道友要案例，这里就举个简单的例子。

1 问题

以一个简单的物理模型来描述整个过程。

如图所示的几何模型，直径20 mm，长度200 mm。左侧壁面温度500 K，其他壁面为绝热。初始温度为300 K，考虑瞬态热传导，当物体内部中心点处温度为420 K时停止计算。

网格尺寸采用1 mm，在SCDM中生成网格。

2 求解计算

这里求解一个固体瞬态热传导问题，案例设置较为简单。

2.1 General 设置

• 设置瞬态计算

2.2 Models设置

• 激活能量方程

2.3 Materials设置

• 设置材料参数

2.4 设置边界条件

• 指定高温壁面边界

2.5 监测物理量

物理量的获取方式主要有两种：

1. 利用UDF直接获取指定位置的物理量
2. 利用 Report 获取物理量。可以利用 UDF 宏 Get_Report_Definition_Values 获取值

其中第2种方式无需进行代码并行改造，且执行效率较高。关于利用UDF获取指定位置的物理量值，可参阅Fluent UDF获取指定位置的物理量：

这里采用第2种方式获取物理量。

• 右键选择模型树节点Surfaces → New → Point... 创建点

• 定义想要检测的点的几何坐标

• 定义report监测中心点温度。注意report的名字report-temperature，后面在UDF中会用到

2.6 程序代码

程序主要完成3个工作：

1. 获取report的值。
2. 将获取的值与目标值进行比较
3. 终止Fluent计算

如下面的代码，利用UDF宏Get_Report_Definition_Values获取报告的值（关于此宏的用法，可参阅Fluent UDF获取指定位置的物理量），然后将获取的值与420比较（这里420为目标值），当该值大于等于420时，给标识参数interruptflag赋值。这里的标识参数interruptflag需要利用scheme语句rp-var-define 在计算之前创建。

1. UDF程序

使用 DEFINE_EXECUTE_AT_END 宏进行数据获取及判断工作。这里也可以使用 DEFINE_ADJUST 宏。

//control.c
#include "udf.h"
DEFINE_EXECUTE_AT_END(interrupt, d)
{
int nrOfvalues = 0;
        real *values = (real *)malloc(sizeof(real) * nrOfvalues);
//获取报告的值，在Fluent中创建的报告的名字为report-temperature。参数1为瞬态计算中通过时间步长获取值
int rv = Get_Report_Definition_Values("report-temperature", 1, NULL, values, NULL, NULL);
//values[0]为报告返回值，注意返回值是一个数组，可能会有一系列的值
real Temperature = values[0];
Message0("current temperature = %f\n",Temperature);
        //将报告值与目标值420进行比较,若温度大于420，则给标记参数interruptflag赋值1，否则赋值0
if(Temperature >= 420 )
RP_Set_Integer("interruptflag",1); 
else
RP_Set_Integer("interruptflag",0); 
}

1. 编写 scheme 脚本文件 interrupt.scm，该文件只有一条语句，用于定义标识参数interruptflag。

(rp-var-define 'interruptflag 0 'integer #f)

1. 终止Fluent。终止Fluent计算过程可以使用下面的代码

(set! mstop? #t)

代码准备完毕后，进入 Fluent 操作

• 编译并加载 UDF

• 并利用菜单 File → Read → Scheme...加载scheme文件interrupt.scm
• 右键选择模型树节点Execute Commands，点击New...创建命令

• 在打开的命令定义对话框中进行如下图所示设置。
• 指定Execution Type为 Execute Repeatedly
• 指定When为 Time Step
• 定义命令为(if (> (%rpgetvar 'interruptflag) 0)(set! mstop? #t))

这里的命令其实可以直接使用Scheme，不需要使用UDF。

如获取上面点point-3的物理量，可以使用下面的代码

(pick-robust "/report/surface-integrals/ area-weighted-avg (point-3) temperature no" 1)

或者也可以写一个表达式获取report的值，将其命名为temp_monitor，然后利用下面的代码获取值：

(pick-robust "/define/named-expressions/compute temp_monitor" 3)

然后利用获取的值，与420进行比较，替代上图中的interruptflag。

如单纯使用表达式，可以写成这样(if (> (string->number (pick-robust "/report/surface-integrals/ area-weighted-avg (point-3) temperature no" 1)) 420)(set! mstop? #t))：

 

注：这种方法不需要创建UDF，也不需要创建report，只需要创建一个名为point-3的几何坐标点即可。

”

或者写成这样：(if (> (string->number (pick-robust "/define/named-expressions/compute temp_monitor" 3)) 420)(set! mstop? #t))

 

注：这种方法不需要创建UDF，但需要创建一个report，其输出指定位置的物理量值。然后还需要创建一个表达式，表达式的名称为temp_monitor，其值为之前创建的report。

”

2.7 初始化

• 初始化计算

2.8 进行计算

• 指定时间步数、时间等参数，进行计算

当监测点温度超过420 K后，计算自动终止。

如下图所示。

直接使用 scheme+表达式要更简单一些，但个人总觉得 scheme 不优雅。

参考资料：

（完）