借助VC++ UDF Studio插件探索UDF手册中没有记录的宏

众所周知，Fluent UDF宏十分丰富和繁杂，UDF手册中实际给出的只是一小部分。很多有用的宏在UDF手册中是根本找不到的。例如，做DPM的朋友都知道在UDF手册中可以查到提取DPM颗粒直径、速度的宏，却怎么也找不到提取颗粒曳力和体积力的宏。实际上这些量在Fluent UDF中是可以提取的，只不过他们不知道罢了。本文将告诉你如何借助VC++ UDF Studio插件 (https://vcudfstudio.github.io)探索UDF手册中没有记录的宏或变量。

以提取DPM颗粒的曳力和体积力为例。我们该如何一步一步获得这两个变量呢？

1. 首先，你要安装Fluent，VC++ UDF Studio (https://vcudfstudio.github.io)，Visual Studio(建议2010旗舰版)。然后双击桌面图标，选择需要版本后会自动启动Fluent，读入case后点击Fluent嵌入菜单中的“Start Visual Studio”子菜单。

 

2. 输入如下源代码（当然探索别的宏和数据结构时可以不同的源码设计），并点击“编译”按钮直到编译通过，然后点“加载到Fluent”按钮。

#include "udf.h"
DEFINE_DPM_SCALAR_UPDATE(dpm_scalup,c,t,if_init,tp)
{
#if !RP_HOST
    real NV_VEC(vel);
    real diam=TP_DIAM(tp);
    NV_V(vel,=, TP_VEL(tp));
#endif
}

3. 将源代码中定义的dpm_scalup宏hook到Fluent中，如下图所示。记得勾选“Interaction with Continuous Phase”，并将“DPM Interation Interval”改为1。这样每次连续相迭代的时候才会追踪颗粒，从而调用我们的DPM_SCALAR_UPDATE宏。

  

4. 点击“调试”按钮，进入调试状态。并在源码中下好断点（在需要断点的行按F9），此时在该行会出现一个红色圆球表示断点正常已经下好（即调试器已经监控Fluent中，一旦程序运行到这一行就会马上中断）。

 

  

5. 在Fluent中开始迭代，过若干秒当程序运行到我们下断点的行就会马上中断，如下会出现一个黄色小箭头，表示中断在此行。此时，我们感兴趣的重点就来了。由于插件提供的实时查看变量值和内部结构的功能，所以我们对变量tp很想看看内部有些啥数据，因为我们知道tp是Tracked_Particle类型的指针，它存储了颗粒的所有相关数据。

 

6. 点击“+”号将展开tp的数据结构并查看内部所有变量。此时，我们看到了一些熟悉的变量，例如flow_rate, Re等等，我们很容易猜出来，它们分别是颗粒的质量流量和相对雷诺数。那么UDF源代码中就可以用tp->flow_rate和tp->Re来分别提取颗粒的质量流量和相对雷诺数。相对雷诺数在UDF手册中是没有的，开始有点小小的激动了。

    

7. 下拉到source变量（因为我们在tp结构里面没有直接找到曳力和体积力，所以怀疑是在源项source里面），点击source左侧加号“+”。深入查看source结构体里面的内容。

  

结果发现了bf_acc和drag两个可疑的变量。其中，bf_acc正好是body force acceleration的缩写，且包含三个float元素，代表三个方向分量。drag无疑正好是曳力的英文。这样我们就找到了我们要的东西了。体积力加速度矢量可以用tp->source.bf_acc提取，曳力可以用tp->source.drag提取。至于如何验证，可以自己设计一个简单的已知曳力和体积力的case，这里不做赘述了。

  

如果再加装Visual assistant软件，可以在键入代码时就出现所有可能的宏，更方便解密未记录的宏。如下图所示，键入tp->source.后下拉框里面就出现bf_acc。鼠标在变量上短暂停留还可能出现相应注释。非常利于解密未知宏或变量的功能。

    

 最后贴上解密出来的提取颗粒曳力、体积力加速度和颗粒相对雷诺数的代码。

//利用VC++ UDF Studio插件编译通过
#include "udf.h"
DEFINE_DPM_SCALAR_UPDATE(dpm_scalup,c,t,if_init,tp)
{
#if !RP_HOST
        real body_force_accerlation[3]={0};  //三个方向体积力加速度
        NV_V(body_force_accerlation,=,tp->source.bf_acc);  //体积力加速度即DPM运动方程中的g
        real total_drag=tp->source.drag; //drag, 即DPM运动方程中的F_D

        Message("body_force_accerlation=[%f,%f,%f],drag=%f,relative Re=%f\n", 
            body_force_accerlation[0],body_force_accerlation[1],body_force_accerlation[2], total_drag,tp->Re);
#endif
}

其中，tp->source.drag提取曳力，即如下Fluent中DPM颗粒运动方程中的F_D。

 

tp->source.bf_acc提取体积力加速度g，结果为带三个方向的矢量。tp->Re提取颗粒相对雷诺数，其定义如下

 

ρ为连续流体的密度，d_p为颗粒直径, u_p为颗粒速度，u为连续流体的速度，μ为连续相流体的分子粘度。