Fluent UDF中有時(shí)候需要調(diào)用變量的梯度，例如溫度梯度，壓力梯度，VOF梯度等等，一般是在C_T，C_P，C_VOF后面加上“_G”來(lái)獲取，例如C_T_G，C_VOF_G。看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上里面有比較多的“坑”，現(xiàn)以如下實(shí)例來(lái)提請(qǐng)各位看官注意。

???????? 首先，我們利用VC++ UDF Studio插件(https://vcudfstudio.github.io)啟動(dòng)Fluent，然后再點(diǎn)擊Fluent中的“啟動(dòng)Visual Studio”菜單，這樣我們就可以在Visual Studio中輸入源碼并編譯UDF了。

在Visual Studio項(xiàng)目中的udf_source.cpp文件中輸入如下源碼。

#include "udf.h" #include "SuperUdfExtension.h" //VC++ UDF Studio自帶的擴(kuò)展庫(kù)頭文件，具體參考該軟件中的編程手冊(cè) #pragma comment(lib, "SuperUdfExtension.lib") //VC++ UDF Studio自帶的擴(kuò)展庫(kù)的lib文件 int GetZoneIdByName(CString zoneName); //函數(shù)聲明DEFINE_ADJUST(show_gradient, domain) {face_t f;real T_gradient[ND_ND];int theInletID = GetZoneIdByName("inlet"); //根據(jù)邊界名字獲取其ID,如果返回-1表示找不到if (-1 == theInletID){Message("Cannot find the boundary name 'inlet'. Please modify!\n");return;}Thread * wall_thread = Lookup_Thread(domain, theInletID); //根據(jù)inlet的ID獲得其ThreadThread *fluid_thread = THREAD_T0(wall_thread); //獲得和邊界face鄰接的cell的threadbegin_f_loop(f, wall_thread) //對(duì)inlet的面進(jìn)行循環(huán){cell_t c0 = F_C0(f, wall_thread); //獲得和inlet面鄰接的cellNV_V(T_gradient, =, C_T_G(c0, fluid_thread)); //將溫度梯度賦值給T_gradientMessage("c=%d, Temperature X gradient is %g\n", c0, T_gradient[0]); //打印x方向的梯度}end_f_loop(f, wall_thread) }int GetZoneIdByName(CString zoneName) //適用于所有Fluent版本 {int returnID = -1;Domain*domain = Get_Domain(1);CString strCurrentFluentVersion;strCurrentFluentVersion.Format("%d.%d", RampantReleaseMajor, RampantReleaseMinor);//格式化當(dāng)前Fluent版本為字符串形式double fCurrentFluentVersion = atof(strCurrentFluentVersion.GetBuffer()); //當(dāng)前Fluent版本轉(zhuǎn)為double類(lèi)型if (fCurrentFluentVersion <= 19.2) // 對(duì)于Fluent6.3-19.2，只能調(diào)用VC++ UDF Studio擴(kuò)展庫(kù){SuperUdf_Initialize(AfxGetInstanceHandle()); //調(diào)用VC++ UDF Studio擴(kuò)展庫(kù)中任何函數(shù)之前必須調(diào)用此初始化函數(shù)，具體參考該軟件中的編程手冊(cè) #if !RP_NODEreturnID = SuperUdf_GetZoneIdByName(zoneName.GetBuffer()); //調(diào)用VC++ UDF Studio擴(kuò)展庫(kù)中的SuperUdf_GetZoneIdByName函數(shù)，具體參考該軟件中的編程手冊(cè) #endifhost_to_node_int_1(returnID);}else // 對(duì)于Fluent version >=19.3，有直接UDF函數(shù)可以實(shí)現(xiàn){Thread*tf;thread_loop_f(tf, domain) //對(duì)所有面的thread進(jìn)行循環(huán)查找{if (0 == zoneName.CompareNoCase(THREAD_NAME(tf))) //對(duì)比名字是否相同{returnID = THREAD_ID(tf);break;}}if (-1 == returnID) //如果面的thread中無(wú)法找到匹配名字{Thread*tc;thread_loop_c(tc, domain) //對(duì)所有網(wǎng)格的thread進(jìn)行循環(huán)查找{if (0 == zoneName.CompareNoCase(THREAD_NAME(tc))) //對(duì)比名字是否相同{returnID = THREAD_ID(tc);break;}}}}return returnID; }

?以上程序是想要在每次迭代之前顯示x方向的溫度梯度的值。其中，GetZoneIdByName函數(shù)是根據(jù)邊界的名字來(lái)獲得其ID，可以參考博文《Fluent UDF中根據(jù)zone的名字獲取ID》（https://www.cnblogs.com/SuperUDF/articles/15886289.html）。
注意：請(qǐng)確保有名字為inlet的入口邊界，否則加載UDF的時(shí)候就會(huì)報(bào)告“Cannot find the boundary name 'inlet'. Please modify!”，說(shuō)明找不到名字為inlet的邊界。

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源碼輸入完畢以后，點(diǎn)擊“編譯UDF”按鈕就可以編譯UDF了，編譯成功后點(diǎn)擊“UDF庫(kù)加載到Fluent”按鈕就可以加載UDF庫(kù)了。

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?加載成功以后，我們就需要手動(dòng)將DEFINE_ADJUST宏hook到Fluent。這樣才能每次迭代之前執(zhí)行我們的Adjust宏。

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?初始化然后開(kāi)始迭代計(jì)算，然而計(jì)算第一步就直接報(bào)錯(cuò)，說(shuō)明我們已經(jīng)順利“入坑”。

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然而，面對(duì)這個(gè)毫無(wú)頭緒的錯(cuò)誤提示，可能連坑在哪里都不知道，那怎么辦呢？可以啟用VC++ UDF Studio插件的調(diào)試功能。即在宏內(nèi)第一行鼠標(biāo)右鍵然后菜單選擇“Insert Breakpoint”，此時(shí)該行前面就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)圓球，表示斷點(diǎn)已經(jīng)插入。 一旦程序運(yùn)行到該行，就會(huì)中斷。點(diǎn)擊三角形的按鈕進(jìn)入調(diào)試模式，然后重新初始化開(kāi)始迭代計(jì)算。

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?開(kāi)始迭代計(jì)算后，程序馬上就中斷在圓球的斷點(diǎn)處，并顯示一個(gè)黃色箭頭，這就說(shuō)明fluent執(zhí)行到該行被中斷暫停了（但尚未執(zhí)行該行），然后我們就可以手動(dòng)一步一步跟蹤后面每一行是否能正確運(yùn)行。

?單擊Debug菜單中的“Step Over”項(xiàng)，或者快捷鍵F10，就能手動(dòng)執(zhí)行一行程序，如果沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，那說(shuō)明改行能正確運(yùn)行，同時(shí)我們還可以在變量值顯示區(qū)查看執(zhí)行該行的變量值有什么變化，檢查變量值是不是如我們所設(shè)想的那樣，從而可以發(fā)現(xiàn)潛在錯(cuò)誤。

?當(dāng)我們一步一步執(zhí)行到C_T_G這一行時(shí)，前面那個(gè)錯(cuò)誤就跳出來(lái)了，那就說(shuō)明錯(cuò)誤就發(fā)生在這一行，需要我們仔細(xì)考慮如何修改。

?首先，我們知道這個(gè)是溫度梯度，可是我們連能量方程都沒(méi)有開(kāi)，哪來(lái)的溫度呢？所以第一坑就是要對(duì)什么方程求解什么傳輸變量要有理解，例如取溫度梯度必須開(kāi)能量方程，VOF梯度也必須開(kāi)多相流模型。這樣，我們先把第一個(gè)坑給填平了，打開(kāi)能量控制方程。

?重復(fù)前面的調(diào)試過(guò)程，然而錯(cuò)誤提示依舊出現(xiàn)，而且還是這一行出問(wèn)題。我們通過(guò)查閱UDF手冊(cè)發(fā)現(xiàn)里面有這么一句話，“默認(rèn)情況下求解器會(huì)不斷移除梯度數(shù)據(jù)”。如果需要保留梯度數(shù)據(jù)，需要使用“solver/set/expert”的TUI命令回答“yes”來(lái)保留。原來(lái)，第二個(gè)坑在這里。

OK，那我們繼續(xù)填平第二個(gè)“坑”，在控制臺(tái)里面輸入“solver/set/expert”的TUI命令，并對(duì)于“Keep temporary solver memory from being freed?”回答yes。

?然后重復(fù)前面的調(diào)試過(guò)程，然而錯(cuò)誤提示依舊出現(xiàn)，還是定位在C_T_G這一行。這個(gè)可夠讓人郁悶的，怎么回事？經(jīng)過(guò)筆者的研究，原來(lái)這最大的“坑”是因?yàn)榈谝徊降疤荻冗€沒(méi)有建立，而adjust恰恰是每一步迭代前調(diào)用的，所以第一步迭代之前是取不到梯度的，需要迭代第二步迭代前才有值。這樣，剛開(kāi)始迭代第一步就跳出錯(cuò)誤。為了避免這個(gè)問(wèn)題，我們需要寫(xiě)一個(gè)判斷語(yǔ)句。

if(NULL!=T_STORAGE_R_NV(fluid_thread, SV_T_G)) // 如果溫度梯度已經(jīng)建立，一般迭代第二步以后就有梯度值了NV_V(T_gradient, =, C_T_G(c0, fluid_thread));else // 如果溫度梯度尚未建立，一般是迭代第一步的開(kāi)始NV_D(T_gradient,=,0,0,0);

?其中，SV_T_G是溫度梯度的存儲(chǔ)序號(hào)。類(lèi)似地，如果是VOF梯度，其序號(hào)為SV_VOF_G。整個(gè)語(yǔ)句結(jié)構(gòu)的意思就是：對(duì)于梯度尚未建立的情況（一般是迭代第一步的開(kāi)始），直接賦值零梯度。后面當(dāng)梯度有存儲(chǔ)值以后，就可以調(diào)用梯度了。正確的完整程序如下：

#include "udf.h" #include "SuperUdfExtension.h" //VC++ UDF Studio自帶的擴(kuò)展庫(kù)頭文件，具體參考該軟件中的編程手冊(cè) #pragma comment(lib, "SuperUdfExtension.lib") //VC++ UDF Studio自帶的擴(kuò)展庫(kù)的lib文件 int GetZoneIdByName(CString zoneName); //函數(shù)聲明DEFINE_ADJUST(show_gradient, domain) {face_t f;real T_gradient[ND_ND];int theInletID = GetZoneIdByName("inlet"); //根據(jù)邊界名字獲取其ID,如果返回-1表示找不到if (-1 == theInletID){Message("Cannot find the boundary name 'inlet'. Please modify!\n");return;}Thread * wall_thread = Lookup_Thread(domain, theInletID);Thread *fluid_thread = THREAD_T0(wall_thread);begin_f_loop(f, wall_thread){cell_t c0 = F_C0(f, wall_thread);if(NULL!=T_STORAGE_R_NV(fluid_thread, SV_T_G)) // 如果溫度梯度已經(jīng)建立，一般迭代第二步以后就有梯度值了NV_V(T_gradient, =, C_T_G(c0, fluid_thread));else // 如果溫度梯度尚未建立，一般是迭代第一步的開(kāi)始NV_D(T_gradient,=,0,0,0);Message("c=%d, Temperature X gradient is %g\n", c0, T_gradient[0]); }end_f_loop(f, wall_thread) }int GetZoneIdByName(CString zoneName) //適用于所有Fluent版本 {int returnID = -1;Domain*domain = Get_Domain(1);CString strCurrentFluentVersion;strCurrentFluentVersion.Format("%d.%d", RampantReleaseMajor, RampantReleaseMinor);//格式化當(dāng)前Fluent版本為字符串形式double fCurrentFluentVersion = atof(strCurrentFluentVersion.GetBuffer()); //當(dāng)前Fluent版本轉(zhuǎn)為double類(lèi)型if (fCurrentFluentVersion <= 19.2) // 對(duì)于Fluent6.3-19.2，只能調(diào)用VC++ UDF Studio擴(kuò)展庫(kù){SuperUdf_Initialize(AfxGetInstanceHandle()); //調(diào)用VC++ UDF Studio擴(kuò)展庫(kù)中任何函數(shù)之前必須調(diào)用此初始化函數(shù)，具體參考該軟件中的編程手冊(cè) #if !RP_NODEreturnID = SuperUdf_GetZoneIdByName(zoneName.GetBuffer()); //調(diào)用VC++ UDF Studio擴(kuò)展庫(kù)中的SuperUdf_GetZoneIdByName函數(shù)，具體參考該軟件中的編程手冊(cè) #endifhost_to_node_int_1(returnID);}else // 對(duì)于Fluent version >=19.3，有直接UDF函數(shù)可以實(shí)現(xiàn){Thread*tf;thread_loop_f(tf, domain) //對(duì)所有面的thread進(jìn)行循環(huán)查找{if (0 == zoneName.CompareNoCase(THREAD_NAME(tf))) //對(duì)比名字是否相同{returnID = THREAD_ID(tf);break;}}if (-1 == returnID) //如果面的thread中無(wú)法找到匹配名字{Thread*tc;thread_loop_c(tc, domain) //對(duì)所有網(wǎng)格的thread進(jìn)行循環(huán)查找{if (0 == zoneName.CompareNoCase(THREAD_NAME(tc))) //對(duì)比名字是否相同{returnID = THREAD_ID(tc);break;}}}}return returnID; }

執(zhí)行結(jié)果如下，可以看到第一次迭代前的梯度因?yàn)闆](méi)有存儲(chǔ)值，所以取零值，第二步開(kāi)始就有具體的值了。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Fluent UDF中调用变量的梯度及其注意点的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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