ANSYS Fluent二次开发指南

1.国内首本介绍Fluent二次开发的图书，涵盖UDF程序设计、Fluent界面定制以及流程封装等内容

2.CAE大神流沙老师倾情制作，详细介绍Fluent二次开发的基本方法和技巧

内容全面，语言精炼，通俗易懂，帮助读者快速掌握fluent二次开发技能

ANSYSFluent是一款通用计算流体力学软件，目前被广泛应用于航空航天、能源动力、石油化工、环境、水利、气象、生物医疗、食品等行业，且随着计算机技术的不断发展，其应用领域还在不断扩展。

作为一款通用流体计算软件，ANSYSFluent提供了众多的功能帮助用户实现前处理、求解及后处理的完整计算流程，同时ANSYSFluent还提供了二维和三维、瞬态及稳态、层流及湍流、单相流及多相流、部件运动与网格运动、化学反应流及燃烧等众多计算功能。这些功能在赋予了Fluent软件强大功能的同时，无形中也提高了软件的使用门槛及使用者的学习周期。然而在实际工程应用中，用户所涉及的流体问题往往只使用到软件众多功能中的少部分，因此使用者常需要对软件进行封装，将一些不相关的功能及界面隐藏掉，开发出更具有专业特色的软件模块。另一方面，为保证软件的通用性，Fluent在一些模型及功能上进行了处理，在实际使用过程中，经常需要根据实际情况自定义计算模型，或利用自定义方式实现软件自身未能提供的功能。

Fluent提供了良好的用户自定义机制以满足软件定制的需求。在功能扩展方面，用户可以采用C语言编写UDF程序；在软件界面扩展方面，用户可以采用Scheme语言进行界面定制。除此之外，Fluent提供了TUI脚本命令，用户可以利用journal脚本实现仿真计算流程控制。

本书以Fluent二次开发为目标，主要介绍Fluent二次开发的三种方式：

（1）UDF程序设计，内容涵盖UDF编译配置、程序编制等；

（2）Fluent界面定制，涵盖Scheme语言基础以及利用Scheme语言编制Fluent自定义用户界面的一般流程；

（3）流程封装，内容涵盖采用进程封装方式进行Fluent二次开发的基本方法。

本书可供从事流体仿真相关行业的科研人员以及企业研发人员学习参考，也可供与流体仿真相关专业的师生阅读。

编著者

第1部分UDF程序设计
第1章FluentUDF基础 002
1．1UDF简介 002
1．2FluentUDF的学习路径 002
1．3基础要求 003
1．4UDF代码编辑器 003
1．5UDF使用限制 003
1．6C语言基础 005
1．6．1C语言中的注释 005
1．6．2基本数据类型 005
1．6．3常数 005
1．6．4全局变量和局部变量 005
1．6．5外部变量 006
1．6．6静态变量 007
1．6．7用户自定义数据类型 008
1．6．8强制转换 008
1．6．9函数 008
1．6．10数组 008
1．6．11指针 008
1．6．12流程控制 009
1．6．13操作符 010
1．6．14C语言库函数 011
1．6．15预处理命令 011
1．7UDF使用流程 014
1．7．1Fluent中的Patch 014
1．7．2案例描述 015
1．7．3编写UDF源文件 016
1．7．4解释UDF 017
1．7．5HookUDF 017
1．7．6查看结果 018

第2章UDF的编译及解释 020
2．1解释型UDF 020
2．1．1解释型UDF的局限性 020
2．1．2在Fluent中解释UDF 021
2．2编译型UDF 021
2．2．1C编译器 022
2．2．2GUI方式编译UDF 022
2．2．3命令行方式编译UDF 024
2．2．4GCC方式编译UDF 026
2．3设置UDF环境变量 031
2．4UDF中的网格结构 033
2．5UDF中的数据类型 033

第3章UDF数据访问宏 035
3．1数据访问宏 035
3．1．1节点数据访问宏 035
3．1．2面数据获取宏 037
3．1．3单元数据访问宏 039
3．1．4拓扑关系宏 041
3．1．5特殊宏 044
3．2循环迭代宏 046
3．2．1遍历区域中的网格单元 047
3．2．2遍历区域中的网格面 047
3．2．3遍历网格单元集合中的所有单元 047
3．2．4遍历面集合中的所有面 047
3．2．5遍历一个网格单元上的所有面 048
3．2．6遍历网格单元中的节点 048
3．2．7遍历网格面中的所有节点 048
3．3向量及标量运算宏 049
3．3．12D及3D处理 049
3．3．2ND操作宏 049
3．3．3NV宏 050
3．3．4向量运算宏 051
3．4时间相关宏 052
3．5输入输出宏 053
3．5．1Message宏 053
3．5．2Error宏 053
3．6其他宏 053
3．6．1Data_Valid_P 054
3．6．2FLUID_THREAD_P 054
3．6．3Get_Report_Definition_Values 054
3．6．4M_PI 057
3．6．5N_UDM 057
3．6．6N_UDS 057
3．6．7SQR(k) 058
3．6．8UNIVERSAL_GAS_CONSTANT 058

第4章常用的DEFINE宏 059
4．1通用DEFINE宏 059
4．1．1DEFINE_ADJUST 059
4．1．2DEFINE_DELTAT 061
4．1．3DEFINE_EXECUTE_AT_END 063
4．1．4DEFINE_EXECUTE_AT_EXIT 065
4．1．5DEFINE_EXECUTE_FROM_GUI 065
4．1．6DEFINE_EXECUTE_ON_LOADING 066
4．1．7DEFINE_EXECUTE_AFTER_CASE/DATA 067
4．1．8DEFINE_INIT 067
4．1．9DEFINE_ON_DEMAND 068
4．1．10DEFINE_REPORT_DEFINITION_FN 070
4．1．11DEFINE_RW_FILE 071
4．1．12DEFINE_RW_HDF_FILE 072
4．2模型参数指定宏 072
4．2．1DEFINE_ZONE_MOTION 072
4．2．2DEFINE_PROFILE 073
4．2．3DEFINE_PROPERTY 074
4．2．4DEFINE_SPECIFIC_HEAT 075
4．3动网格模型宏 075
4．3．1DEFINE_CG_MOTION 075
4．3．2DEFINE_GEOM 077
4．3．3DEFINE_GRID_MOTION 077
4．3．4DEFINE_SDOF_PROPERTIES 079
4．4源项定义 080
4．4．1DEFINE_SOURCE 080
4．4．2源项定义案例 080
4．5UDS及UDS宏 081
4．5．1单相流中的UDS 081
4．5．2多相流中的UDS 082
4．5．3Fluent中定义UDS 083
4．5．4UDS宏 087

第5章并行计算中的UDF 090
5．1并行UDF介绍 090
5．1．1并行计算环境 090
5．1．2命令传递与通信 091
5．2并行计算中的网格术语 092
5．2．1分区网格中的网格类型 092
5．2．2分区边界上的网格面 093
5．2．3PRINCIPAL_FACE_P 094
5．2．4外部Thread数据存储 094
5．3串行代码并行化 094
5．3．1串行代码并行化的任务 094
5．3．2DPM模型的并行化 095
5．4并行UDF宏 095
5．4．1编译器指令 096
5．4．2host与node节点通信 097
5．4．3逻辑判断 098
5．4．4全局约简 099
5．4．5全局求和 100
5．4．6全局最大最小值 100
5．4．7全局逻辑值 100
5．4．8全局同步 101
5．5并行数据遍历 101
5．5．1内部网格遍历 101
5．5．2外部网格遍历 102
5．5．3内部及外部网格遍历 102
5．5．4遍历所有网格面 103
5．6节点间数据交换 104
5．6．1网格单元及网格面分区ID 104
5．6．2网格单元分区ID 104
5．6．3网格面分区ID 104
5．6．4消息显示 104
5．6．5消息传递 105
5．6．6计算节点间数据交换 108
5．7并行UDF宏限制 109
5．8处理器标识 111
5．9并行UDF中的文件读写 112
5．9．1读取文件 112
5．9．2写入文件 113

第2部分Fluent界面定制
第6章Fluent用户界面开发基础 118
6．1为何要进行界面开发 118
6．2如何进行界面开发 118
6．3界面开发工具 119
6．4一个简单的Scheme程序 120
6．5使用．fluent文件 121

第7章Scheme语言基础 123
7．1Scheme编辑器 123
7．2基本要素 124
7．2．1注释 124
7．2．2块 124
7．2．3数据类型 124
7．2．4基本语法概念 126
7．3程序结构 128
7．3．1顺序结构 128
7．3．2if结构 128
7．3．3cond结构 129
7．3．4case结构 130
7．3．5and结构 130
7．3．6or结构 131
7．3．7递归 131
7．3．8循环 132
7．4FluentRP变量 132
7．4．1创建RP变量 132
7．4．2修改RP变量 133
7．4．3GUI中访问RP变量 133
7．4．4UDF中访问RP变量 133
7．4．5保存及加载RP变量 134

第8章Fluent界面元素 135
8．1引例 135
8．2界面布局容器 136
8．2．1对话框 136
8．2．2表格 137
8．3控件 139
8．3．1整数输入框 139
8．3．2实数输入框及字符串输入框 140
8．3．3复选框与单选框 141
8．3．4按钮 142
8．3．5列表框与下拉框 144
8．4创建菜单 147
8．4．1添加顶级菜单 147
8．4．2添加子菜单 147
8．4．3添加菜单项 147
8．4．4菜单案例 147

第9章Fluent界面开发实例 149
9．1Y+计算器 149
9．1．1计算方法 150
9．1．2程序代码 150
9．2湍流参数计算器 153
9．2．1基本公式 153
9．2．2程序代码 154
9．3UDF交互 157
9．3．1Scheme代码 157
9．3．2UDF代码 159

第3部分流程封装
第10章Fluent进程封装 162
10．1Fluent文本操作界面 162
10．1．1基本介绍 162
10．1．2命令缩写 163
10．1．3命令历史 164
10．1．4运行Scheme 164
10．2文本提示系统 164
10．2．1数字 165
10．2．2布尔值 165
10．2．3字符串 165
10．2．4符号 165
10．2．5文件名 166
10．2．6列表 166
10．2．7求值 166
10．2．8系统命令 166
10．2．9文本菜单 167
10．3进程调用式流程开发 168
10．3．1进程调用 168
10．3．2Fluent命令启动 169
10．3．3准备TUI 169
10．3．4示例程序 170
10．4ACT流程开发 172
10．4．1ACT介绍 172
10．4．2ACT的功能概述 173
10．4．3技能需求 174
10．4．4ACT开发示例 174