Fluent UDF【8】：编译型UDF

UDF除了能够以解释的方式外，其还能够以编译的方式被Fluent加载。解释型UDF只能使用部分C语言功能，而编译型UDF则能够全面使用C语言的全部功能。

1 编译型UDF介绍

编译型UDF的构建方式与ANSYS Fluent可执行文件自身的构建方式相同。在代码构建过程当中，其利用一个名为Makefile的脚本文件来调用C编译器构建一个目标代码库。该对象库与其编译过程当中所使用的Fluent版本及计算机体系结构相关。所以，若改变了计算机操做系统或Fluent版本的话，UDF对象库必须从新构建。UDF的编译过程一般涉及到源代码的编译和加载两个步骤。

编译/构建过程须要一个或多个UDF的源文件（例如myudf.c），并将它们编译成对象文件（例如myudf.o或myudf.obj），以后将其构建成一个“共享库” （例如，libudf.dll）与目标文件。

若是使用GUI方式编译源文件，则当用户单击“Compiled UDF”对话框中的“Build”按钮时，将执行编译/构建过程。Fluent软件将自动为用户基于在该会话期间运行的ANSYS Fluent的体系结构和版本（例如，hpux11 / 2d）构建用户命名的共享库（例如libudf），并存储UDF对象文件。

若是使用TUI方式编译源文件，则首先必须设置共享库的目标文件夹，同时修更名为Makefile的脚本文件以指定源参数，而后执行Makefile文件实现源代码的编译与构建。使用TUI方式编译UDF具备容许从非ANSYS Fluent源派生的预编译对象文件连接到ANSYS Fluent（连接非ANSYS Fluent源文件预编译的对象文件）的诸多优势，这些功能用GUI编译没法实现。
构建共享库（使用TUI或GUI）后，将UDF库加载到ANSYS Fluent中，而后再使用它。您可使用“Compiled UDFs”对话框中的“Load”按钮来执行此操做。加载完成后，共享库中包含的全部已编译的UDF将在ANSYS Fluent的图形对话框中变为可见和可选。请注意，编译的UDF显示在ANSYS Fluent对话框中，相关联的UDF库名称由两个冒号（：:)分隔。例如，与名为libudf的共享库相关联的名为rrate的编译UDF将出如今ANSYS Fluent对话框中，如rrate :: libudf。此名称能够区分解释型UDF和编译型UDF。

若是在加载UDF库时写入您的Case文件，则库将与Case文件一块儿保存，并在以后读取该Case文件时自动加载。这种“动态加载”过程能够节省用户每次运行模拟时从新加载编译库的时间。

2 C编译器

不论是使用GUI仍是使用TUI方式编译UDF，都须要使用本机运行的操做系统以及C编译器。大多数的Linux操做系统上都已经集成了C编译器，可是若是是在Microsoft Windows系统上编译UDF，则在编译以前必须确保本机山刚已经安装了MicroSoft Visual Studio。 对于Linux机器，ANSYS Fluent支持任意符合ANSI标准的C编译器(如GCC)。
在进行UDF编译以前，须要设置编译环境，这一般能够经过修改UDF.bat文件来实现。以下图所示。

3 GUI方式编译UDF

利用GUI方式编译UDF源文件、构建共享库以及加载UDF库到Fluent中，能够采用如下步骤。
注意:在Windows系统下编译UDF，必须预先安装Visual Studio。在安装Visual Studio时，确保选择安装c++语言，这样才会安装C编译器。

• 确保要编译的UDF源文件与cas和dat文件在同一工做路径下。
• 读取(或建立)case文件
• 打开Compiled UDFs对话框。可经过树形菜单Parameters & Customization → User Defined Functions→Compiled...启动该对话框。
  
• 在Compiled UDF对话框中点击按钮Add...添加源文件和头文件
• 在Library Name后的文本框中输入共享库的名称，以后点击Build按钮构建共享库。其间会弹出以下图所示的提示对话框。
  
  能够选择无视，点击OK按钮继续。
  编译完成后会在TUI窗口出现如图所示的对话框。仔细检查提示信息，没有出现error则表示编译成功。图中出现有乱码，不知道是从Fluent哪一个版本开始就出现这种状况。其实能够不用管。
  

• 点击Load按钮加载UDF
  若是没有错误的话，加载完housing会在TUI窗口中出现以下图所示的对话框，其中会显示UDF宏名称。以下图中所示的velocity和domainInit。
  

  4 TUI方式编译UDF

  除了能够利用图形界面编译UDF外，Fluent还提供了利用TUI命令的方式编译UDF。利用TUI方式进行编译，可以容许用户调用一些非Fluent源文件以外的库文件。
  使用TUI进行编译，一般首先须要建立好文件目录结构，以后编辑Makefile文件，利用makefile文件编译源文件。

windows系统与Linux系统的编译方式有些不一样，这里主要描述Windows下的构建过程，linux系统后面再说。

4.1 建立文件目录结构

在windows系统中编译UDF，须要两个文件makefile_nt.udf与user_nt.udf。特别重要的是在user_nt.udf文件中指定源文件编译参数。构建文件目录结构采用如下步骤：

• 在当前工做目录下，建立新的文件夹存储UDF库。（例如建立文件夹libudf）
• 在libudf文件夹下建立新的文件夹，命名为src
• 将全部UDF源文件放入src文件夹中
• 在libudf文件夹下建立架构文件夹。如64bit windows操做系统，则建立win64文件夹（路径libudf\win64）。
• 在架构文件（libudf\win64）下建立Fluent版本文件夹。如单精度2d版本则建立文件夹2d。一些版本信息以下表所示。

版本信息	文件夹名字
单精度2d	2d
当精度3d	3d
双精度2d	2ddp
双精度3d	3ddp
单精度并行2d	2d_node及2d_host
单精度并行3d	3d_node及3d_host
双精度并行2d	2ddp_node及2ddp_host
双精度并行3d	3ddp_node及3ddp_host

注意：在编译并行UDF时，须要建立两个版本文件夹。

• 从Fluent安装路径中（如c:\ANSYS Inc\v180\fluent\fluent18.0.0\src\udf)拷贝文件user_nt.udf到全部的版本子文件夹中（如libudf\win64\3d）
• 从Fluent安装路径中（如c:\ANSYS Inc\v180\fluent\fluent18.0.0\src\udf)拷贝文件makefile_nt.udf到全部的版本子文件夹中（如libudf\win64\3d），并更名为makefile

注意：若在Fluent外部编译UDF，则须要添加环境变量FLUENT_INC、FLUENT_ARCH到user_nt.udf文件中

Linux环境下的文件目录设置与此有些许差别。

4.2 编译文件

当文件目录设置完毕而且全部文件已经放置到指定位置后，就能够利用TUI来编译及构建UDF共享库了。

在windows系统中，采用如下步骤：

• 修改user_nt.udf文件。修改文件中的三个参数：CSOURCES、HSOURCES、VERSION以及PARALLEL_NODE

udf_nt.udf文件内容相似下图所示。

CSOURCES=：指定要编译的UDF源文件。在全部文件名前面加上前缀$(SRC)。（多个文件能够连着写，如`$(SRC)udfexample1.c $(SRC)udfexample2.c）

HSOURCES=：指定要编译的UDF头文件。一样在全部文件名前面加上$(SRC)前缀。（多个文件能够连着写，如`$(SRC)udfexample1.h $(SRC)udfexample2.h）

VERSION=：运行的求解器版本信息，与user_nt.udf文件所在文件夹保持一致。（(2d, 3d, 2ddp, 3ddp, 2d_host, 2d_node, 3d_host, 3d_node, 2ddp_host, 2ddp_node, 3ddp_host, or 3ddp_node)。

PARALLEL_NODE=指定并行通信库。指定为None表示采用串行，其余并行包括：ibmmpi（利用IBM MPI并行）、intel(利用intel MPI并行)以及msmpi（利用微软MPI）。在并行计算中须要同时设置host及node文件夹下的user_nt.udf文件。

• 利用Visual Studio命令行界面进入每个版本文件夹（如libudf\win64\2d），输入nmake执行编译操做。若编译存在问题，能够在修改源文件后经过执行nmake clean及nmake从新编译。

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