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1、第九章本章扼要介绍了 FLUENT 中用户自定义标量及它们的用法。 9.1 介绍 9.2 理论 9.3 UDS 的定义，求解，后处理 9.1 介绍FLUENT 可以用求解诸如质量组分之类标量方程的相同方法来求解任意的用户自定义标量 (UDS)。在某些类型的应用中，如燃烧模拟或是等离子增强表面反应（plasma-enhanced surface reaction）的模拟中，还需引入新的标量输运方程。用户自定义标量可被用于磁流体动力(MHD)模拟中。在 MHD 中，导电流体（conducting fluid）的流体将会产生磁场，此磁场可以用户自定义标量来求解。磁场造成的对流体的阻尼（a resis
2、tance to the flow），可用用户自定义的源项来模拟。书中 4.3.12 和 4.3.13 介绍了用 UDFs 来定义标量输运方程的例子。 to customize scalar transport equations. 9.2 理论 对于一个任意的标量 ， FLUENT 可求解方程(9.2.1)此处 和 是用户为 N 个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。对于稳态的情况，根据计算对流通量的方法的不同，FLUENT 可求解以下的三种方程之一： 如果对流通量不用计算，则 FLUENT 可解方程(9.2.2)此处 和 是用户为 N 个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。
3、 如果以质量流率来计算对流通量，FLUENT 可解方程 (9.2.3) 如果选择一个用户自定义函数来计算对流通量，FLUENT 可解方程 (9.2.4)此处 是用户定义的流率。 ! 在 FLUENT 中，用户自定义函数只可在流体区域内求解，而不能在固体区域内求解。9.3 UDS 的定义，求解，后处理 定义，求解，后处理用户自定义标量的步骤概括如下。注意 UDFs 在多相流体和单项流体中应用的重要不同在于，如果是单相的情况（an individual phase）， 用户需要提供用户自定义的标量通量函数。这是因为缺省的用户自定义标量通量函数是在混合物区域（the mixture domain）上
4、定义的，如果用户在单相流体中使用它将会导致质量不平衡。用户需要确保自定义的通量函数 UDF 可提供给求解器适当的各相值（phase values）。应用于用户自定义标量(UDS)的 DEFINE 宏见 4.3.12 和 4.3.13 。1. 在 User-Defined Scalars panel (Figure9.3.1)中选择标量数目Define User-Defined Scalars. ! 用户自定义的标量输运方程数目最大为 50。 Figure 9.3.1: The User-Defined Scalars Panel2. 选项 Flux Function 有 none, mass
5、flow rate, 或 a user-defined function。用户自定义标量通量函数（User-defined scalar flux functions）用 DEFINE_UDS_FLUX 宏 (见 4.3.12)来定义。所有已被定义的用户自定义函数将会出现在 Flux Function 列表中。 通量函数决定了对流通量怎样计算，以及 FLUENT 求解哪一类的 UDS 方程。选择 none, mass flow rate, 或是用户自定义函数将会使 FLUENT 分别求解方程 9.2-2，9.2-3 或 9.2-4。! 用户选定 Flux Function 将适用于所有 UDS
6、 的 Flux Function 。如果用户有多个 UDS 的 Flux Function,所有对流通量的计算将以同一方式进行 。如果用户选择的是用户自定义函数，计算将包括所有的 UDS 的通量函数。3. 选定 Unsteady Function 为 none, default,或是用户自定义函数 (所有已被定义的用户自定义函数将会出现在 Unsteady Function 列表中) 。选择 none 为稳定状态的求解，如果用户需要求解方程中的时间项 9.2-1 则需选择 default, 选择 user-defined 则可使用户定义的UDF 调用 DEFINE_UDS_UNSTEADY 宏
7、。详情请见 4.3.13。4. 为 UDS 选定在所有壁面上，入口处，出口处的边界条件。用户可为每个标量定义一个特定值或是特定的通量。Define Boundary Conditions. (a) 在 User Defined Scalar Boundary Condition 下(如 Figure9.3.2), 在与每个标量相邻的下拉列表中选择 Specified Flux 或是 Specified Value。Figure 9.3.2: The Velocity Inlet Panel with Inputs for a User-Defined Scalar(b) 在 User Defi
8、ned Scalar Boundary Value 中, 为每个用户自定义函数输入一个常数值或是一个用户自定义函数。如果用户选择了 Specified Flux,用户输入的将是边界的通量值（例如方程 9.2-2 左边括号中的负项点乘 ，此处 垂直于该边界。如果用户选择 Specified Value，用户输入的则是标量本身在边界的值。5. 如果 UDS 方程中含有源项，在需激活 Fluid 面板里的 Source Terms 选项，且将此标量的源项设置为一常数值或是用户自定义函数（见 Figure9.3.3） 。如果用户选择源项为用户自定义函数，用户函数必须计算源项 S 和它的导数 。Defi
9、ne Boundary Conditions. Figure 9.3.3: The Fluid Panel with Inputs for Source Terms for a User-Defined Scalar6. 设置方案参数（solution parameters） ，为每个 UDS 指定初始值（如同别的标量输运方程） ，然后计算。7. 使用普通的后处理工具来检查结果。在每个后处理面板中，场变量列表中都将包含 User Defined Scalars. ，其中包含每个 UDS 的值和它的扩散系数 (方程 9.2-1，9.2-2 ，9.2-3 或 9.2-4 中的 ): Scalar-
10、n Diffusion Coef. of Scalar-n 10.5 提供了一些用户自定义标量输运方程的例子。第九章本章扼要介绍了 FLUENT 中用户自定义标量及它们的用法。 9.1 介绍 9.2 理论 9.3 UDS 的定义，求解，后处理 9.1 介绍FLUENT 可以用求解诸如质量组分之类标量方程的相同方法来求解任意的用户自定义标量 (UDS)。在某些类型的应用中，如燃烧模拟或是等离子增强表面反应（plasma-enhanced surface reaction）的模拟中，还需引入新的标量输运方程。用户自定义标量可被用于磁流体动力(MHD)模拟中。在 MHD 中，导电流体（conduct
11、ing fluid）的流体将会产生磁场，此磁场可以用户自定义标量来求解。磁场造成的对流体的阻尼（a resistance to the flow），可用用户自定义的源项来模拟。书中 4.3.12 和 4.3.13 介绍了用 UDFs 来定义标量输运方程的例子。 to customize scalar transport equations. 9.2 理论 对于一个任意的标量 ， FLUENT 可求解方程(9.2.1)此处 和 是用户为 N 个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。对于稳态的情况，根据计算对流通量的方法的不同，FLUENT 可求解以下的三种方程之一： 如果对流通量不用计算，
12、则 FLUENT 可解方程(9.2.2)此处 和 是用户为 N 个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。 如果以质量流率来计算对流通量，FLUENT 可解方程 (9.2.3) 如果选择一个用户自定义函数来计算对流通量，FLUENT 可解方程 (9.2.4)此处 是用户定义的流率。 ! 在 FLUENT 中，用户自定义函数只可在流体区域内求解，而不能在固体区域内求解。9.3 UDS 的定义，求解，后处理 定义，求解，后处理用户自定义标量的步骤概括如下。注意 UDFs 在多相流体和单项流体中应用的重要不同在于，如果是单相的情况（an individual phase）， 用户需要提供用户自定
13、义的标量通量函数。这是因为缺省的用户自定义标量通量函数是在混合物区域（the mixture domain）上定义的，如果用户在单相流体中使用它将会导致质量不平衡。用户需要确保自定义的通量函数 UDF 可提供给求解器适当的各相值（phase values）。应用于用户自定义标量(UDS)的 DEFINE 宏见 4.3.12 和 4.3.13 。1. 在 User-Defined Scalars panel (Figure9.3.1)中选择标量数目Define User-Defined Scalars. ! 用户自定义的标量输运方程数目最大为 50。 Figure 9.3.1: The User
14、-Defined Scalars Panel2. 选项 Flux Function 有 none, mass flow rate, 或 a user-defined function。用户自定义标量通量函数（User-defined scalar flux functions）用 DEFINE_UDS_FLUX 宏 (见 4.3.12)来定义。所有已被定义的用户自定义函数将会出现在 Flux Function 列表中。 通量函数决定了对流通量怎样计算，以及 FLUENT 求解哪一类的 UDS 方程。选择 none, mass flow rate, 或是用户自定义函数将会使 FLUENT 分别求
15、解方程 9.2-2，9.2-3 或 9.2-4。! 用户选定 Flux Function 将适用于所有 UDS 的 Flux Function 。如果用户有多个 UDS 的 Flux Function,所有对流通量的计算将以同一方式进行 。如果用户选择的是用户自定义函数，计算将包括所有的 UDS 的通量函数。3. 选定 Unsteady Function 为 none, default,或是用户自定义函数 (所有已被定义的用户自定义函数将会出现在 Unsteady Function 列表中) 。选择 none 为稳定状态的求解，如果用户需要求解方程中的时间项 9.2-1 则需选择 defaul
16、t, 选择 user-defined 则可使用户定义的UDF 调用 DEFINE_UDS_UNSTEADY 宏。详情请见 4.3.13。4. 为 UDS 选定在所有壁面上，入口处，出口处的边界条件。用户可为每个标量定义一个特定值或是特定的通量。Define Boundary Conditions. (a) 在 User Defined Scalar Boundary Condition 下(如 Figure9.3.2), 在与每个标量相邻的下拉列表中选择 Specified Flux 或是 Specified Value。Figure 9.3.2: The Velocity Inlet Panel with Inputs for a User-Defined Scalar(b) 在 User Defined Scalar Boundary Value 中, 为每个用户自定义函数输入一个常数值或
