关于fluent软件中使用udf进行颗粒沉积的帖子

Question

空气动力学研究生，没有代码基础，学习写了一个fluent中控制颗粒沉积的udf，但是不知道哪里有问题，请各位批评指导！

#include "udf.h"
#include "dpm.h"

// 定义常量
#define CRITICAL_VISCOSITY 1.0e-3  // 临界粘度 (Pa·s)
#define CRITICAL_VELOCITY 0.5      // 临界速度 (m/s)
#define ADHESION_WORK 0.0389       // 粘附功 (J/m²)
#define SURFACE_ROUGHNESS 1.0e-6   // 初始表面粗糙度 (m)

// 计算颗粒的粘附概率
real deposition_probability(real mu_p, real v_n) {
    real P_s = 0.0;
    if (mu_p <= CRITICAL_VISCOSITY && v_n <= CRITICAL_VELOCITY) {
        P_s = 1.0;  // 满足条件时粘附概率为1
    }
    return P_s;
}

// 计算颗粒的剥离条件（未沉积壁面）
real undeposited_detachment(real F_D, real D_p, real F_ps, real a) {
    return F_D * (D_p / 2) - F_ps * a;
}

// 计算颗粒的剥离条件（沉积壁面）
real deposited_detachment(real F_p, real Y, real S, real F_i) {
    return F_p * Y * S - F_i;
}

// 主函数：颗粒沉积与剥离逻辑
DEFINE_DPM_EROSION(particle_deposition_detachment, cell, thread, position, normal, velocity, temperature, mass_flow_rate, diameter, time, dt, dpm_thread) {
    real mu_p = P_VISC(p);  // 颗粒粘度
    real v_n = NV_MAG(P_VEL(p));  // 颗粒法向速度

    // 计算粘附概率
    real P_s = deposition_probability(mu_p, v_n);

    // 判断是否发生沉积
    if (P_s > 0.5) {
        // 沉积逻辑：更新表面粗糙度
        real deposition_thickness = C_R(cell, thread) + (mass_flow_rate * dt) / (C_VOLUME(cell, thread) * SURFACE_ROUGHNESS);
        C_R(cell, thread) = deposition_thickness;  // 更新表面粗糙度
    } else {
        // 判断是否发生剥离
        real F_D = 0.5 * C_R(cell, thread) * NV_MAG(velocity) * NV_MAG(velocity) * M_PI * diameter * diameter;  // 拖曳力
        real F_ps = (3.0 / 4.0) * M_PI * ADHESION_WORK * diameter;  // 粘附力
        real a = pow((3.0 * M_PI * ADHESION_WORK * diameter * diameter) / (2.0 * 1.0e9), 1.0 / 3.0);  // 接触半径

        // 未沉积壁面剥离
        if (undeposited_detachment(F_D, diameter, F_ps, a) > 0) {
            // 剥离逻辑：重置表面粗糙度
            C_R(cell, thread) = SURFACE_ROUGHNESS;
        }

        // 沉积壁面剥离
        real F_p = F_D;  // 主流拖曳力
        real Y = diameter / 2.0;  // 法向力臂
        real S = 1.0;  // 校正系数
        real F_i = F_ps;  // 粘附力

        if (deposited_detachment(F_p, Y, S, F_i) > 0) {
            // 剥离逻辑：重置表面粗糙度
            C_R(cell, thread) = SURFACE_ROUGHNESS;
        }
    }
}

// 动态网格更新函数
DEFINE_GRID_MOTION(dynamic_mesh_update, domain, dt, time, dtime) {
    Thread *t;
    cell_t c;
    real deposition_thickness;

    // 遍历所有网格单元
    thread_loop_c(t, domain) {
        begin_c_loop(c, t) {
            deposition_thickness = C_R(c, t);  // 获取当前沉积厚度
            if (deposition_thickness > SURFACE_ROUGHNESS) {
                // 更新网格节点位置
                C_CENTROID(x, c, t);
                x[2] += deposition_thickness;  // 假设z方向为沉积方向
            }
        } end_c_loop(c, t);
    }
}

Answer 1

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问题解答

你使用 Fluent 中编写了一个 UDF（User-Defined Function），用于控制颗粒沉积，但是遇到了问题，希望其他人能够批评和指导。

从你的代码中，我可以看到，你使用了 udf.h 和 dpm.h 头文件，这些头文件是 Fluent 的标准头文件，用于编写 UDF。

问题可能出在以下几个方面：

1. UDF 的编写格式是否正确？ Fluent 的 UDF 需要遵循特定的格式，包括函数的声明、实现和返回值。
2. UDF 中的变量和函数是否正确地使用了？ Fluent 的 UDF 中使用的变量和函数需要遵循特定的命名规则和使用规则。
3. UDF 是否正确地与 Fluent 的其他部分集成？ UDF 需要与 Fluent 的其他部分，例如 solver 和 boundary conditions，集成以实现正确的行为。

为了帮助你解决问题，我建议你：

1. 仔细检查 UDF 的编写格式和语法是否正确。
2. 使用 Fluent 的调试工具，例如 ufdebug 命令，来检查 UDF 的执行结果和变量的值。
3. 仔细检查 UDF 中的变量和函数是否正确地使用了。
4. 如果你仍然无法解决问题，可以提供更多的代码和详细的错误信息，以便其他人能够更好地帮助你。

代码示例

以下是一个简单的 UDF 示例，用于控制颗粒沉积：

#include "udf.h"
#include "dpm.h"

// 定义 UDF 函数
void my_udf(DPM_PARTICLE *particle, double *phi)
{
    // 获取颗粒的位置和速度
    double x = particle->x;
    double y = particle->y;
    double z = particle->z;
    double vx = particle->vx;
    double vy = particle->vy;
    double vz = particle->vz;

    // 计算颗粒的沉积率
    double phi_value = 0.0;
    if (x > 0.0 && x < 1.0 && y > 0.0 && y < 1.0) {
        phi_value = 1.0;
    }

    // 设置沉积率
    *phi = phi_value;
}

这个示例中，我们定义了一个名为 my_udf 的 UDF 函数，它将颗粒的位置和速度作为输入，并返回一个沉积率值。如果颗粒位于指定的区域内，则设置沉积率为 1.0，否则设置为 0.0。

结论

总的来说，UDF 的编写需要遵循特定的格式和语法，需要与 Fluent 的其他部分集成，并且需要正确地使用变量和函数。为了解决问题，我建议你仔细检查 UDF 的编写格式和语法，并使用 Fluent 的调试工具来检查 UDF 的执行结果和变量的值。