本文描述在Fluent中自定义冲蚀函数的一些问题。
Fluent GUI 中提供了一些冲蚀模型（Generic Model、Finne、McLaury、Oka、DNV），这些模型可以应付大部分工程冲蚀问题。如果有自己的冲蚀模型，可以想办法将其写成 Generic Model 的形式，或者选择使用 UDF 进行定义。
1 Generic Model
通用模型的表达形式为：
其中， 为冲击到壁面的质量流量； 为粒径函数； 为冲击角函数； 为速度指数； 为壁面被颗粒冲击的面积。Fluent 默认参数为 ， ，。
其他类型的冲蚀函数可以通过修改 的值进行改写。
2 UDF
可以使用 DEFINE_DPM_EROSION 指定颗粒冲击壁面或多孔阶跃面时的冲蚀率或沉积率。此 UDF 在颗粒遇到反弹壁面时调用。
UDF 宏的定义形式：
DEFINE_DPM_EROSION (name, tp, t, f, normal, alpha, Vmag, mdot)
参数包括：
symbol name。宏名称。
Tracked_particle *tp。Tracked_Particle 结构体的指针，该结构包含与被跟踪粒子相关的数据。
Thread *t。指向颗粒当前冲击的壁面的 Thread 指针。
face_t f。颗粒冲击壁面的面索引。
real normal[]。被冲击壁面的面法向向量。
real alpha。颗粒冲击角度（单位为弧度）。
real Vmag。颗粒冲击速度（单位为 m/s）。
real mdot。稳态流动：颗粒流冲击网格面时每随机次数的当前流量（kg/s）；瞬态流动：冲击网格面的颗粒包质量（kg）。
该 UDF 没有返回值。
DEFINE_DPM_EROSION 有八个参数：name、tp、t、f、normal、alpha、Vmag 和 mdot。其中 Tp、t、f、normal、alpha、Vmag 和 mdot 是由 Fluent 求解器传递给 UDF 。UDF 中需要计算冲蚀率和/或沉积率的值，并将这些值分别存储在 F_STORAGE_R_XV (f, t, SV_DPMS_EROSION, EROSION_UDF) 和 F_STORAGE_R (f, t, SV_DPMS_ACCRETION) 中。
注：在早期 Fluent 版本（18.0 之前的版本）中，冲蚀率及沉积率返回值均通过 F_STORAGE_R 宏进行返回。18.0 之后的版本将冲蚀率和沉积率通过不同的宏进行返回。
”
另一个问题，在利用 UDF 获取冲蚀率或沉积率时，需要用冲蚀率函数乘上质量流量，然后再除以冲击面积。
3 尝试
以Zhang et al. 模型[1]为例，其表达式为：
式中，，； 为材料的布氏硬度，碳钢材料取 120； 为颗粒的形状系数，圆形颗粒取 0.2； 为颗粒速度； 为冲击角函数。
冲击角函数 表达式为：
其中 为颗粒的冲击角度，单位为弧度。
1、改写为通用方程形式
对照通用方程的表达形式：
其中：
逐项比对，可以得到：
2、利用UDF进行定义
可以直接编写UDF：
#include "udf.h"#define PI 3.1415926DEFINE_DPM_EROSION(Zhang,tp,t,f,normal,alpha,Vmag,mdot){ real Area[ND_ND],area; real erosion; real F_alpha; // 模型系数 real C = 2.17e-7; real BH = 120; real Fs = 0.2; real n = 2.41; real A[5] = {5.4,-10.11,10.93,-6.33,1.42}; // 冲击角函数 F_alpha = A[0]*alpha + A[1]* pow(alpha,2) + A[2]* pow(alpha,3) + A[3]* pow(alpha,4)+A[4]* pow(alpha,5); // 计算面积 F_AREA(Area,f,t); area = NV_MAG(Area); // 计算冲蚀率函数 erosion = C * pow(BH,-0.59) * Fs * pow(Vmag,n) * F_alpha * mdot / area; // 利用UDF宏返回值 F_STORAGE_R_XV(f, t, SV_DPMS_EROSION, EROSION_UDF) += erosion;}// 注意：编译时建议将中文注释去掉，否则可能会有警告或错误信息。
利用UDF要更灵活，对于一些无法使用通用格式进行表达的方程，则只能使用UDF进行表达。
参考文献
[1]
Zhang, Y., Reuterfors, E.P., McLaury, B.S., Shirazi, S.A., Rybicki, E.R., 2007. Comparison of computed and measured particle velocities and erosion in water and air flows. Wear, Vol. 263, pp. 330-338.