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kylafree

至尊木虫 (知名作家)

[交流] 【求助】求UDF高手帮忙看看我的问题


如图：
(1).初始时刻，矩形区域内上半部分（区域1+2）为质量分数为5%的甲醛+95%的空气的混合气体。下半部分（区域3+4）为0%的甲醛+100%的水。

(2). 空气中的甲醛会在气液交界面处发生溶解，即区域2中的甲醛因溶解而进入区域3中（设溶解过程瞬间即可完成），于是水区域的上部（区域3）有了甲醛，而水区域4还没有甲醛，于是由于浓度差甲醛会从水区域的上部（区域3）往下部（区域4）扩散。
同时空气区域的下部（区域2）由于甲醛溶解到水中而浓度降低，也引起空气区域中甲醛从上部（区域1）往下部（区域2）扩散。

(3). 甲醛的溶解过程由平衡分配关系决定。假设甲醛在空气和水中的平衡分配系数为0.1（即，上述溶解与扩散过程经过足够长时间后总会稳定，设稳定后 [甲醛在空气中的浓度a0)：(甲醛在水中的浓度b0)=0.1] 这是一个物理定律。稳定后的浓度比是定值，与初始状态无关。

(4). 选用VOF两相流模型（主相设为甲醛（占5%）+空气（占95%）的混合气，第二相设为甲醛（占0%）和水（占100%）的混和物）
+species transport模型。

气液交界面为边界条件设为wall，其它边界也为wall
两相交互作用Phase interacion中设置一个mass transfer mechnism

（5）.编程想法：
找到气液交界面，然后提取出交界面上方单元（区域2）甲醛的浓度，设其为a；
  再提取出交界面下方单元（区域3）甲醛的浓度，设为b；
再根据甲醛在气相和液相中的平衡分配系数0.1
由     a+b=a0+b0   （分配前后质量守恒）
       a0/b0=0.1     （分配稳定后满足平衡分配系数关系）
解上面方程组得a0=（0.1/(0.1+1) ）* (a+b) ，b0=（1/(0.1+1)） * (a+b)
并把a更新为a0，b更新为b0。
即a=（0.1/(0.1+1)） * (a+b)
   b=（1/(0.1+1) ）* (a+b)
(6).溶解平衡分配关系完成后，根据上面物理原理第（2）条，由于扩散原因会打破这个平衡。于是新的平衡分配又开始了。过通过循环完成。
If (b/a<0.1) 溶解平衡分配就会发生。

比如最开始甲醛在气相的浓度为a=5%，甲醛在水中的浓度为b=0，
显然b/a<0.1，所以按平衡分配关系把a,b更新为
a=0.1/(0.1+1) * 5%
b=1/(0.1+1) *5%
这样气液两相中便出现浓度差了，两相中各自又会发生扩散，扩散又会打破平衡分配关系......
就是这个过程。
下面为根据 HELP 中UDF写的程序，但编译有错。也不知道能不能正确描述我的问题。望各个高手帮忙看看。万分感谢。

DEFINE_MASS_TRANSFER(liq_gas_transfer, cell, mix_thread, from_index, from_species_index, to_index, to_species_index)
{
real a,b,c;
cell_t c0,c1;
Thread *tc0,*tc1;
Domain *domain=Get_Domain(1);
face_t f;
int ID=9;    /* 交界处wall边界的ID*/

Thread *zhong_thread=Lookup_Thread(domain,ID);  /* 获取交界面处wall的指针*/                                                  
begin_f_loop(f,zhong_thread)     /* 循环于交界面中的所有face*/
{
c0=F_CO(f,zhong_thread);    /*左边的cell标为c0*/
tc0=THREAD_T0(zhong_thread);    /*左边的cell的指针tc0*/
c1=F_C1(f,zhong_thread);    /*右边的cell标为c1*/
tc1=THREAD_T1(zhong_thread);    /*右边的cell的指针tc1*/

a=C_YI(c0,tc0,from_species_index);  /*获取co的质量分数*/
b=C_YI(c1,tc1,to_species_index);  /*获取c1的质量分数*/                          

if(a>(10.0/11.0)*(a+b))  
c=(10.0/11.0)*(a+b)-a;   /*按分配关系，如果a>分配后的a0，则记录应返回值c=a0-a*/
  
if(b<(1.0/11.0)*(a+b))
c=(1.0/11.0)*(a+b)-b;    /*按分配关系，如果b<分配后的b0，则记录应返回值c=b0-b*/
}
return(c);       /*返回c*/
end_f_loop(f,zhong_thread)
}

[ Last edited by kylafree on 2011-1-5 at 16:37 ]
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1楼 2011-01-03 16:58:39
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kylafree

至尊木虫 (知名作家)
引用回帖:
Originally posted by 47425804 at 2011-01-04 10:06:00:
关于楼主的这个问题，我说说我想的编程思路吧：
用DEFINE_MASS_TRANSFER宏，在函数里，先判断当前的cell是不是靠近相界面的cell；如果不是，返回0；如果是，判断是液相还是气相；如果是气相，那么要找到与之相对 ...

您的思想是对的，因为我之后还要模拟有流动的情况，而流动会使相界面发生改变，我那样编程把相界面当作是固定的就不对了。我得重新按照您的编程思想来写一下这个程序。另外那个return（c）语句看来应该放在循环之外。

[ Last edited by kylafree on 2011-1-4 at 17:15 ]
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9楼2011-01-04 17:08:11
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47425804

木虫 (正式写手)
★ ★ ★
kylafree(金币+30): 2011-01-04 16:07:18
robert2020(金币+3):辛苦了！ 2011-01-11 10:48:25
问题是有一些：
1. domain指针没有赋值，要加上这么一句：dimain = Get_Domain(1);
2. DEFINE_MASS_TRANSFER宏是用于每个cell的，好像不是对face赋值的，更不能用begin_f_loop了。
3. 我对这个UDF的理解还不深，或许用begin_f_loop是没有问题的，但是在循环里面用return (c);就有问题了，你的第一次循环就会返回值并结束函数。
4. begin_f_loop(f,interior_thread) 对应的应该是end_f_loop(f,interior_thread) 。
5. 你确认一下单位的问题，返回值单位要求是kg/m3-s，我对你的公式不熟，不知道对不对。
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2楼2011-01-04 10:00:54
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47425804

木虫 (正式写手)
★ ★
xiegangmai(金币+2):谢谢参与 2011-01-15 08:42:43
关于楼主的这个问题，我说说我想的编程思路吧：
用DEFINE_MASS_TRANSFER宏，在函数里，先判断当前的cell是不是靠近相界面的cell；如果不是，返回0；如果是，判断是液相还是气相；如果是气相，那么要找到与之相对应的液相cell，分别获取二者中需要的参数，求取质量传递速率，并返回值；如果是液相，同样找到对应的气相cell，求取传递速率并返回值。
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3楼2011-01-04 10:06:00
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47425804

木虫 (正式写手)
★
xiegangmai(金币+1):辛苦了 2011-01-14 16:44:50
关于判断气相还是液相及查找对应的另一相cell，方法就很多了。
可以通过组分含量判断，也可以通过cell坐标判断，楼主自己根据编程方便选择就行。
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4楼2011-01-04 10:07:28
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