Fluent UDF中有時候需要調用變量的梯度，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”來獲取，例如C_T_G，C_VOF_G。看似簡單，實際上里面有比較多的“坑”，現以如下實例來提請各位看官注意。

???????? 首先，我們利用VC++ UDF Studio插件(https://vcudfstudio.github.io)啟動Fluent，然后再點擊Fluent中的“啟動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自帶的擴展庫頭文件，具體參考該軟件中的編程手冊 #pragma comment(lib, "SuperUdfExtension.lib") //VC++ UDF Studio自帶的擴展庫的lib文件 int GetZoneIdByName(CString zoneName); //函數聲明DEFINE_ADJUST(show_gradient, domain) {face_t f;real T_gradient[ND_ND];int theInletID = GetZoneIdByName("inlet"); //根據邊界名字獲取其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inlet的面進行循環{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);//格式化當前Fluent版本為字符串形式double fCurrentFluentVersion = atof(strCurrentFluentVersion.GetBuffer()); //當前Fluent版本轉為double類型if (fCurrentFluentVersion <= 19.2) // 對于Fluent6.3-19.2，只能調用VC++ UDF Studio擴展庫{SuperUdf_Initialize(AfxGetInstanceHandle()); //調用VC++ UDF Studio擴展庫中任何函數之前必須調用此初始化函數，具體參考該軟件中的編程手冊 #if !RP_NODEreturnID = SuperUdf_GetZoneIdByName(zoneName.GetBuffer()); //調用VC++ UDF Studio擴展庫中的SuperUdf_GetZoneIdByName函數，具體參考該軟件中的編程手冊 #endifhost_to_node_int_1(returnID);}else // 對于Fluent version >=19.3，有直接UDF函數可以實現{Thread*tf;thread_loop_f(tf, domain) //對所有面的thread進行循環查找{if (0 == zoneName.CompareNoCase(THREAD_NAME(tf))) //對比名字是否相同{returnID = THREAD_ID(tf);break;}}if (-1 == returnID) //如果面的thread中無法找到匹配名字{Thread*tc;thread_loop_c(tc, domain) //對所有網格的thread進行循環查找{if (0 == zoneName.CompareNoCase(THREAD_NAME(tc))) //對比名字是否相同{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函數是根據邊界的名字來獲得其ID，可以參考博文《Fluent UDF中根據zone的名字獲取ID》（https://www.cnblogs.com/SuperUDF/articles/15886289.html）。
注意：請確保有名字為inlet的入口邊界，否則加載UDF的時候就會報告“Cannot find the boundary name 'inlet'. Please modify!”，說明找不到名字為inlet的邊界。

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源碼輸入完畢以后，點擊“編譯UDF”按鈕就可以編譯UDF了，編譯成功后點擊“UDF庫加載到Fluent”按鈕就可以加載UDF庫了。

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

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?初始化然后開始迭代計算，然而計算第一步就直接報錯，說明我們已經順利“入坑”。

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然而，面對這個毫無頭緒的錯誤提示，可能連坑在哪里都不知道，那怎么辦呢？可以啟用VC++ UDF Studio插件的調試功能。即在宏內第一行鼠標右鍵然后菜單選擇“Insert Breakpoint”，此時該行前面就會出現一個圓球，表示斷點已經插入。 一旦程序運行到該行，就會中斷。點擊三角形的按鈕進入調試模式，然后重新初始化開始迭代計算。

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?開始迭代計算后，程序馬上就中斷在圓球的斷點處，并顯示一個黃色箭頭，這就說明fluent執行到該行被中斷暫停了（但尚未執行該行），然后我們就可以手動一步一步跟蹤后面每一行是否能正確運行。

?單擊Debug菜單中的“Step Over”項，或者快捷鍵F10，就能手動執行一行程序，如果沒有出現錯誤提示，那說明改行能正確運行，同時我們還可以在變量值顯示區查看執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想的那樣，從而可以發現潛在錯誤。

?當我們一步一步執行到C_T_G這一行時，前面那個錯誤就跳出來了，那就說明錯誤就發生在這一行，需要我們仔細考慮如何修改。

?首先，我們知道這個是溫度梯度，可是我們連能量方程都沒有開，哪來的溫度呢？所以第一坑就是要對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能量方程，VOF梯度也必須開多相流模型。這樣，我們先把第一個坑給填平了，打開能量控制方程。

?重復前面的調試過程，然而錯誤提示依舊出現，而且還是這一行出問題。我們通過查閱UDF手冊發現里面有這么一句話，“默認情況下求解器會不斷移除梯度數據”。如果需要保留梯度數據，需要使用“solver/set/expert”的TUI命令回答“yes”來保留。原來，第二個坑在這里。

OK，那我們繼續填平第二個“坑”，在控制臺里面輸入“solver/set/expert”的TUI命令，并對于“Keep temporary solver memory from being freed?”回答yes。

?然后重復前面的調試過程，然而錯誤提示依舊出現，還是定位在C_T_G這一行。這個可夠讓人郁悶的，怎么回事？經過筆者的研究，原來這最大的“坑”是因為迭代第一步迭代之前梯度還沒有建立，而adjust恰恰是每一步迭代前調用的，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，剛開始迭代第一步就跳出錯誤。為了避免這個問題，我們需要寫一個判斷語句。

if(NULL!=T_STORAGE_R_NV(fluid_thread, SV_T_G)) // 如果溫度梯度已經建立，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始NV_D(T_gradient,=,0,0,0);

?其中，SV_T_G是溫度梯度的存儲序號。類似地，如果是VOF梯度，其序號為SV_VOF_G。整個語句結構的意思就是：對于梯度尚未建立的情況（一般是迭代第一步的開始），直接賦值零梯度。后面當梯度有存儲值以后，就可以調用梯度了。正確的完整程序如下：

#include "udf.h" #include "SuperUdfExtension.h" //VC++ UDF Studio自帶的擴展庫頭文件，具體參考該軟件中的編程手冊 #pragma comment(lib, "SuperUdfExtension.lib") //VC++ UDF Studio自帶的擴展庫的lib文件 int GetZoneIdByName(CString zoneName); //函數聲明DEFINE_ADJUST(show_gradient, domain) {face_t f;real T_gradient[ND_ND];int theInletID = GetZoneIdByName("inlet"); //根據邊界名字獲取其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);//格式化當前Fluent版本為字符串形式double fCurrentFluentVersion = atof(strCurrentFluentVersion.GetBuffer()); //當前Fluent版本轉為double類型if (fCurrentFluentVersion <= 19.2) // 對于Fluent6.3-19.2，只能調用VC++ UDF Studio擴展庫{SuperUdf_Initialize(AfxGetInstanceHandle()); //調用VC++ UDF Studio擴展庫中任何函數之前必須調用此初始化函數，具體參考該軟件中的編程手冊 #if !RP_NODEreturnID = SuperUdf_GetZoneIdByName(zoneName.GetBuffer()); //調用VC++ UDF Studio擴展庫中的SuperUdf_GetZoneIdByName函數，具體參考該軟件中的編程手冊 #endifhost_to_node_int_1(returnID);}else // 對于Fluent version >=19.3，有直接UDF函數可以實現{Thread*tf;thread_loop_f(tf, domain) //對所有面的thread進行循環查找{if (0 == zoneName.CompareNoCase(THREAD_NAME(tf))) //對比名字是否相同{returnID = THREAD_ID(tf);break;}}if (-1 == returnID) //如果面的thread中無法找到匹配名字{Thread*tc;thread_loop_c(tc, domain) //對所有網格的thread進行循環查找{if (0 == zoneName.CompareNoCase(THREAD_NAME(tc))) //對比名字是否相同{returnID = THREAD_ID(tc);break;}}}}return returnID; }

執行結果如下，可以看到第一次迭代前的梯度因為沒有存儲值，所以取零值，第二步開始就有具體的值了。

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總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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