Fluent UDF 获取组分传输模型中的摩尔分数或分压力

很多朋友在开发Fluent模型中需要用UDF获取组分传输模型中的某气体组分的摩尔分数（或体积分数）或者分压力，但是UDF自带的只有获取质量分数的宏C_YI(c,t)，需要自己写额外的代码去转换，有一定难度。已经不止一次看到论坛或者我们UDF编译调试插件群里的朋友问起这个问题，这里做个标准教程记录下来，希望对大家有用。

总体来说，有两种方法，一种是利用内置的函数来转换，另外一种就是自己写代码转换，这里逐一介绍。

1.  利用内置函数转换

内置转换方法参考了Fluent官方解决方案，稍微作了一些修改，并加了一些注释(利用VC++ UDF Studio插件编译通过 (https://vcudfstudio.github.io))。

//利用VC++ UDF Studio插件编译通过
#include "udf.h"
#define CO2_INDEX 2   //假设你想获取CO2的摩尔分数，且CO2的序号为2，case不同可能有所不同
#define ZONE_ID 4     // 4是要汇报的区域ID，case不同可能有所不同

DEFINE_EXECUTE_AT_END(report_CO2_Pressure)
{    
    cell_t c;
    Domain*domain= Get_Domain(1);  //获取计算域指针
    Material *mix_mat = mixture_material(domain); //获取气体混合物材料属性    
    Thread*tc=Lookup_Thread(domain, ZONE_ID);

    begin_c_loop(c,tc)
    {
        int i = -1;  //循环的组分序号
        Material *spe_mat = NULL;   //定义组分材料属性
        real all_mass_fracts[MAX_SPE_EQNS];  //需要用户自己填充的各气体组分质量分数的数组
        real all_mole_fracts[MAX_SPE_EQNS];  //内置函数转换得到各气体组分摩尔分数的数组，待填充    
        mixture_species_loop(mix_mat, spe_mat, i)  //对混合物内所有组分循环
        {
            all_mass_fracts[i] = C_YI(c,tc,i);  //将各个组分的质量分数填充进数组
        }
        Mole_Fraction(mix_mat, all_mass_fracts, all_mole_fracts);  //调用自带函数由质量分数转为摩尔分数
        //填充到all_mole_fracts数组
        real co2_mole_fract= all_mole_fracts[CO2_INDEX];  //根据CO2序号获取摩尔分数
        real Pressure_CO2=C_P(c,tc)*co2_mole_fract;  //获取CO2分压力
        Message0("c=%d, CO2 partial pressure=%g\n", c, Pressure_CO2);
    }
    end_c_loop(c,tc);
}

有的朋友可能会问，那组分的序号该怎么确定呢？这需要打开组分面板，然后查看各个组分的排列，排第一个的序号是0，后面依次加1，CO2数下来就是2。当然高级一些，也可以用UDF程序自动实现，但这属于另外的话题，这里不啰嗦了。做学术研究，大家手动数一下，编译之前在源代码改一下也不麻烦。

 

2.  自己写代码转换

第一种方法虽然方便，但会分配两个元素个数为MAX_SPE_EQNS（fluent中大小为50）的数组，而实际组分数量一般也就十个以下，多少会浪费一些内存空间，对于我这种有强迫症的人还是觉得不爽，于是就自己动手写代码转换。

//利用VC++ UDF Studio插件编译通过
#include "udf.h"
#define CO2_INDEX 2   //假设你想获取CO2的摩尔分数，且CO2的序号为2，case不同可能有所不同
#define ZONE_ID 4     // 4是要汇报的区域ID，case不同可能有所不同

DEFINE_EXECUTE_AT_END(report_CO2_Pressure)
{    
    cell_t c;
    Domain*domain= Get_Domain(1);  //获取计算域指针
    Material *mix_mat = mixture_material(domain); //获取气体混合物材料属性    
    Thread*tc=Lookup_Thread(domain, ZONE_ID);

    begin_c_loop(c,tc)
    {
        int i;
        real Mw_CO2; //CO2的分子量
        real total_mole=0;
        Material *spe_mat = NULL;   //定义组分材料属性
        mixture_species_loop(mix_mat, spe_mat,i)  //对混合物内所有组分循环
        {
            real Mwi=MATERIAL_PROP(spe_mat,PROP_mwi);   //混合物中组分的分子量，循环中可变
            if(i==CO2_INDEX) Mw_CO2=Mwi;  // 获取CO2的分子量
            total_mole += C_YI(c,tc,i)/Mwi;   // 所有组分求和
        }
        real co2_mole_fract=(C_YI(c,tc,CO2_INDEX)/Mw_CO2)/total_mole;  //直接用质量分数转摩尔分数公式转换
        real Pressure_CO2=C_P(c,tc)*co2_mole_fract;  //获取CO2分压力

        Message0("c=%d, CO2 partial pressure=%g\n", c, Pressure_CO2);
    }
    end_c_loop(c,tc);
}

 

好了，这下世界终于清净了。哈哈，开个玩笑！

上述就是获取气体摩尔分数（体积分数）或分压力的两种方法。

 

附上我的case中的运行结果