fluent UDF第七章 编译与链接.docx
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fluentUDF第七章编译与链接
第七章 UDF的编译与链接
编写好UDF件(详见第三章)后,接下来则准备编译(或链接)它。
在7.2或7.3节中指导将用户编写好的UDF如何解释、编译成为共享目标库的UDF。
_第7.1节:
介绍
_第7.2节:
解释UDF
_第7.3节:
编译UDF
7.1 介绍
解释的UDF和编译的UDF其源码产生途径及编译过程产生的结果代码是不同的。
编译后的UDF由C语言系统的编译器编译成本地目标码。
这一过程须在FLUENT运行前完成。
在FLUENT运行时会执行存放于共享库里的目标码,这一过程称为“动态装载”。
另一方面,解释的UDF被编译成与体系结构无关的中间代码或伪码。
这一代码调用时是在内部模拟器或解释器上运行。
与体系结构无关的代码牺牲了程序性能,但其UDF可易于共享在不同的结构体系之间,即操作系统和FLUENT版本中。
如果执行速度是所关心的,UDF文件可以不用修改直接在编译模式里运行。
为了区别这种不同,在FLUENT中解释UDF和编译UDF的控制面板其形式是不同的。
解释UDF的控制面板里有个“Compile按钮”,当点击“Compile按钮”时会实时编译源码。
编译UDF的控制面板里有个“Open按钮”,当点击“Open按钮”时会“打开”或连接目标代码库运行FLUENT(此时在运行FLUENT之前需要编译好目标码)。
当FLUENT程序运行中链接一个已编译好的UDF库时,和该共享库相关的东西都被存放到case文件中。
因此,只要读取case文件,这个库会自动地链接到FLUENT处理过程。
同样地,一个已经经过解释的UDF文件在运行时刻被编译,用户自定义的C函数的名称与内容将会被存放到用户的case文件中。
只要读取这个case文件,这些函数会被自动编译。
注:
已编译的UDF所用到的目标代码库必须适用于当前所使用的计算机体系结构、操作系统以及FLUENT软件的可执行版本。
一旦用户的FLUENT升级、操作系统改变了或者运行在不同的类型的计算机,必须重新编译这些库。
UDF必须用DEFINE宏进行定义,DEFINE宏的定义是在udf.h文件中。
因此,在用户编译UDF之前,udf.h文件必须被放到一个可被找到的路径,或者放到当前的工作目录中。
udf.h文件放置在:
path/Fluent.Inc/fluent6.+x/src/udf.h
其中path是Fluent软件的安装目录,即Fluent.Inc目录。
X代表了你所安装的版本号。
通常情况下,用户不应该从安装默认目录中复制udf.h文件。
编译器先在当前目录中寻找该文件,如果没找到,编译器会自动到/src目录下寻找。
如果你升级了软件的版本,但是没有从你的工作目录中删除旧版本的udf.h文件,你则不能访问到该文件的最新版本。
在任何情况下都不应该改变udf.h文件。
7.2UDF解释
这一节介绍编译经过解释的UDF的步骤。
一旦经过解释的UDF被编译,用户自定义的C函数的名称与内容将会被存放到case文件中。
只要读取这个case文件,这些函数便会自动被编译。
编译被解释的UDF的一般程序如下:
1.如果用户没有在网络Windows计算机上使用并行的FLUENT版本,则需要确定UDF的C源码和case文件与当前工作目录一致。
具体步骤见7.2.2节。
!
如果源码不在当前工作目录,则用户编译UDF时,用户必须在解释UDF的控制面板里输入文件的完全路径,而不是只输入文件名。
2.在当前工作目录下运行FLUENT。
3.读取(或建立)case文件。
4.打开“InterpretedUDFspanel”,编译UDF(如vprofile.c)。
图7.2.1解释的UDF的控制面板
(a)在“SourceFileName”下输入C源码的文件名(如vprofile.c)。
!
如果自定义的C源码不在工作目录中,用户必须输入完全的自定义的C函数路径。
当写入case文件时,自定义源码的名称(或源码的完全路径)会存放到case文件中。
(b)在“CPPCommandName”指定为C的预处理程序。
当然也有其它有效的ANSIC预处理程序,包括gcc-E和cc–E。
详细检查所用的计算机系统管理。
(c)如果自定义函数局部变量数不引起栈的溢出,则保持“StackSize”的默认值为1000。
此时,所设“StackSize”的数要远远大于局部变量用的数。
(d)选择“DisplayAssemblyListing”,则当函数编译汇编码的清单会出现在窗口的控制台内。
这一选项会保存于case文件,当用户接着运行FLUENT时汇编码会自动显示。
(e)如果用户使用“FluentInc”提供的C预处理程序,选择“UseContributedCPP”。
(f)点击“Compile”编译UDF。
自定义C程序的名称和内容会存入于所写的case文件。
只要编译UDF,汇编码会出现在控制窗口,所示范例如下。
(g)编译结束点击“Close”。
!
如果在一次模拟中使用多于一个的UDF,用户需要将这些函数连接在一个C文件中,例如all.c。
然后用“InterpretedUDFs”面板编译连接的文件。
这些函数可以作为边界条件、源项及特性等。
7.2.2基于Windows并行网络的目录结构
在基于Windows网络上使用并行FLUENT版本需要专门的方法组织用户文件。
具体步骤如下:
1.在“Fluent.Inc”目录下创建一个名为“udf”的可写子目录。
2.在udf目录下创建子目录(如Fluent.Inc\udf\myudf),将UDF的C源码存放于这个目录下。
如果在同一串下多个用户运行工作,每个用户在udf目录下创建自己的子目录(如Fluent.Inc\udf\abcudf和xyzudf)。
!
因为源码不在当前工作目录下,所以在编译UDF时必须在“InterpretedUDFs”面板中输入文件的完全路径。
例如,编译example.c文件时,输入如下:
\\
3.确定所建立的case文件在当前工作目录下。
7.2.3 调试解释的UDF
编译UDF时出错信息会出现在控制窗口中。
用户有可能因错误滚动太快不能看到所用的出错信息。
因此调试UDF时用户想关掉“DisplayAssemblyListing”。
如果在调试UDF的过程中一直打开“InterpretedUDFs”面板,由于在独立窗口进行编辑,编译按钮则会不断重复编译。
然后,直到无出错信息调试和编译才会结束。
下面介绍一个出错例子,即在“InterpretedUDFs”控制面板中,编译被解释过的UDF时指定了错误的源文件。
上面曾介绍过如果仅仅从当前工作目录下启动FLUENT,在“InterpretedUDFs”控制面板中键入用户的C源码的文件名,则case文件和C源码被指定于当前工作目录下。
如果用户编译的C源码与工作目录是不同的路径,用户必须输入C源码所在的完整路径。
否则会出现以下的错误信息:
gcc:
vprofile.c:
Nosuchfileordirectory
gcc:
Noinputfiles
Error:
vprofile.c:
line1:
syntaxerror.
如果编译UDF写完case文件后,接着移动C源码到不同位置,会在接着运行FLUENT的过程中产生同样的错误信息。
为了避免错误,只需要在“InterpretedUDFs”控制面板中的“SourceFileName”下输入完全的路径名,然后点击“Compile”。
此时写case文件会保存C源码的新路径。
7.3编译UDF
这一节介绍如何链接编译好的UDF。
这一过程需要使用C编译器。
大部分UNIX的操作系统提供了C编译器。
如果在PC机上运行,需要安装VC++编译器(如微软C++、v6.0或更高的版本)。
一旦编译好的UDF库文件在FLUENT运行时链接到FLUENT处理过程,和共享库相关的东西会保存到case文件。
因此,只要读取case文件,编译的库文件会自动链接到FLUENT处理过程。
在控制窗口将会出现链接状态的报告如下:
Openinglibrary"libp1/ultra/2d/libudf.so"...
p1_adjust
energy_source
p1_source
p1_diffusivity
p1_bc
Done.
7.3.1 一般程序
编译和链接一个编译好的UDF的一般程序如下所示:
1.在当前工作目录下,建立专门的目录结构(见7.3.2节)。
2.编译用户的UDF和修建共享库(见7.3.3节)。
3.在当前工作目录下运行FLUENT。
4.读取(或建立)case文件(确信case文件在当前工作目录下)。
5.链接共享库到FLUENT(见7.3.4节)。
7.3.2建立目录结构
对于UNIX系统和Windows系统来说,目录结构是不同的。
下面分别介绍在两种系统下如何建立目录结构。
UNIX系统
对于UNIX系统下编译的UDF来说,makefile.udf和makefile.udf2两个文件在编译UDF库被需要。
makefile文件包含了用户自定义部分,在这部分允许输入用户源函数和FLUENT的安装路径。
这些文件的完整路径如下:
path/Fluent.Inc/fluent6.+x/src/makefile.udf
path/Fluent.Inc/fluent6.+x/src/makefile.udf2
其中path是用户直接安装Fluent.Inc的路径,x是用户安装Fluent版本的相应数(如,fluent6.0为0)。
!
FLUENT安装后所释放的makefile.udf2文件名为Makefile.udf。
下面介绍建立共享库所要求的目录结构。
通过下面的例子来介绍目录结构的建立,如图7.3.1所示。
图7.3.1 为编译好的UDF建立库目录的样本(UNIX)
需要注意的是在图7.3.1所示的目录结构为FLUENT的两种版本:
二维单精度串型和二维单精度平行。
!
不要在目录(2d,2dhost,等等)下存放任何文件。
当编译用户库(见7.3.3节)时,图7.3.1中所示的文件会自动存放。
1.在当然工作目录下,创建一个储存用户库的目录(如libudf)。
2.从以上所示目录下复制makefile.udf2到用户目录(如libudf),且改名为Makefile。
3.在用户创建的库目录下,建立一个储存用户源码、命名为src的源码目录。
4.复制用户源码(如udfexample.c)到所建的/src目录下。
5.从以上所示目录下复制makefile.udf到用户的/src目录,并且命名为makefile。
6.鉴别FLUENT所运行的计算机的体系机构。
(a)开始FLUENT程序。
(b)向上滚动FLUENT的控制窗口到“\Starting”信息处,鉴定FLUENT的体系机构。
(c)退出FLUENT程序。
!
如果体系机构是irix6.5,需要在makefile进行额外的修改。
7.为体系机构所建不同版本下创建目录(如ultra/2d和ultra/3d)。
存在的版本如下所示:
●single-precisionserial2Dor3D:
2dor3d
●double-precisionserial2Dor3D:
2ddpor3ddp
●single-precisionparallel2Dor3D:
2d_nodeand2d_hostor3d_nodeand3d_host
●double-precisionparallel2Dor3D:
2ddp_nodeand2ddp_hostor3ddp_nodeand3ddp_host
!
需要注意:
不管计算节点的数量,用户必须为每个并行版本的求解器(如在三维下有两个目录,二维双精度版本下有两个目录,等等)创建两个调试目录。
!
不要在目录(2d,2dhost,等等)下存放任何文件。
当编译用户库(见7.3.3节)时,图7.3.1中所示的文件会自动存放。
Windows系统
对于Windows系统下编译的UDF来说,makefile_nt.udf和user_nt.udf两个文件在编译UDF库被需要。
user_nt.udf文件中包含了用户自定义部分,在这部分允许输入用户源函数及其它信息。
为了建立共享库所要求的目录结构,需要按照上面所讲的操作步骤进行。
通过下面的例子来介绍目录结构的建立,如图7.3.2所示。
需要注意的是在图7.3.2所示的目录结构为FLUENT的两种版本:
二维单精度串型和二维单精度并行。
图7.3.2 为编译好的UDF建立库目录的样本(Windows)
1.在当前工作目录下,创建一个储存用户库的目录(如libudf)。
2.在用户创建的库目录下,建立一个储存用户源码、命名为src的源码目录。
3.复制用户源码(如udfexample.c)到所建的/src目录下。
4.建立所使用体系机构的目录,如基于Windows的Intel系统使用的目录为ntx86。
5.针对所用的体系机构建立不同版本的目录(如ntx86\2d)。
存在的版本如下所示:
●single-precisionserial2Dor3D:
2dor3d
●double-precisionserial2Dor3D:
2ddpor3ddp
●single-precisionparallel2Dor3D:
2d_nodeand2d_hostor3d_nodeand3d_host
●double-precisionparallel2Dor3D:
2ddp_nodeand2ddp_hostor3ddp_nodeand3ddp_host
!
需要注意:
不管计算节点的数量,用户必须为每个并行版本的求解器(如在三维下有两个目录,二维双精度版本下有两个目录,等等)创建两个调试目录。
6.复制makefile_nt.udf和user_nt.udf到相应版本所建的目录下,如2d。
!
对于并行的版本来说,一定要复制这两个文件到主机和节点目录,即如图7.3.2所示的2d_nodeand2d_host目录。
这两个文件的完整路径如下:
path\Fluent.Inc\fluent6.+x\src\makefile_nt.udf
path\Fluent.Inc\fluent6.+x\src\user_nt.udf
其中path是用户直接安装Fluent.Inc的路径,x是用户安装Fluent版本的相应数(如,fluent6.0为0)。
!
确定makefile_nt.udf和user_nt.udf为最新版本所用文件。
如果安装新的FLUENT6版本,必须复制新的makefile_nt.udf和user_nt.udf到相应的创建目录。
7.重命名makefile_nt.udf为makefile。
7.3.3编译和创建用户共享库
下面分别介绍UNIX和Windows系统下如何编译和创建共享库。
UNIX系统
在建立目录并存放文件到相应位置后,便能开始编译和创建共享库。
1.在用户的src目录下编辑文件makefile,设置参数如下:
●SOURCES=编译好的用户自定义函数
●FLUENTINC=用户的安装路径
下面是一个makefile的例子:
#-----------------------------------------------------------#
#makefileforuserdefinedfunctions.
#
#-----------------------------------------------------------#
#-----------------------------------------------------------#
#Usermodifiablesection.
#-----------------------------------------------------------#
SOURCES=udfexample.c
FLUENT_INC=/path/Fluent.Inc
#-----------------------------------------------------------#
#Buildtargets(donotmodifybelowthisline).
#-----------------------------------------------------------#
.
.
2.如果体系机构是irix6.5,还需要在makefile中进行附加变化。
(a)找到makefile文件中找到下面的命令行
CFLAGS_IRIX6R10=-KPIC-ansi-fullwarn-O-n32
(b)改变“-ansi”为“-xansi”,即
CFLAGS_IRIX6R10=-KPIC-xansi-fullwarn-O-n32
对于其它的体系机构不需要进行以上变动。
3.在工作目录(如libudf)下,执行make命令,包含前一步(在7.3.2节)确定的体系机构(如ultra),即
make "FLUENTARCH=ultra"
控制窗口显示信息为:
#linkingto../../src/udfexample.cinultra/2d
#linkingto../../src/makefileinultra/2d
#buildinglibraryinultra/2d
#linkingto../../src/udfexample.cinultra/3d
#linkingto../../src/makefileinultra/3d
#buildinglibraryinultra/3d
以上面的makefile为例,用户自定义函数udfexample.c被编译和存放于版本所指定的共享库libudf.so中,如在图7.3.1中所示的2d,2d_host和2d_node。
虽然在这个例子中只用了一个C函数,但是用户在“SOURCES=inthemakefile”下可通过空格分隔多个源文件。
Windows系统
在建立目录并存放文件到相应位置后,便能开始编译和创建共享库。
1.用文本文件编译user_nt.udf文件,设置参数为:
●SOURCES=编译好的用户自定义函数。
在每个文件前加前缀$(SRC),如 一个函数为$(SRC)udfexample.c,两个函数为$(SRC)udfexample.c $(SRC)udfexample2.c)。
●VERSION=所用版本,即如图7.3.2所示2d,3d,2ddp,3ddp,2dhost,2dnode,3dhost,3dnode,2ddphost,2ddpnode,3ddphost,或3ddpnode。
●PARALLELNODE=并行连接库。
对于求解器的一系列版本无指定的并行连接库。
可能的输入为:
-{none:
serial
-{smpi:
parallelusingsharedmemory(formultiprocessormachines)
-{vmpi:
parallelusingsharedmemoryornetworkwithvendorMPIsoftware
-{net:
parallelusingnetworkcommunicatorwithRSHDsoftware
!
如果使用的是并行求解器,需要复制两个user_nt.udf文件(一个是主目录的,一个是节点目录),并且指定两个文件适当的SOURCE,VERSION,andPARALLELNODE。
下面给出user_nt.udf文件的一个例子:
对于指定多个用户定义函数只需要在SOURCES下输入它们,并用空格分开即可。
2.在MS-DOS命令提示窗口,键入nmake建立目录,如\libudf\ntx86\2d\。
需要注意的是如果创建存在问题,通过键入nmakeclean来进行完整的重建。
7.3.4连接共享库到FLUENT可执行文件
按照7.3.3小节所示的unix或windows环境下的步骤编译共享库后,就可以将其连接到FLUENT程序中。
将共享库连接到FLUENT程序中的步骤如下:
1.从当前工作目录下启动FLUENT。
2.读取(或设置)case文件。
(确认此case文件保存在当前的工作目录下。
)
3.连接共享库到FLUENT执行文件中。
(a)如果共享库保存在当前工作目录中,在LibraryName对话框中输入相对路径(例如,libudf),否则输入完整路径,(例如,~myhome/myfiles/libudf).
!
注意,如果存放共享库的目录不在当前的工作目录或其子目录下,一定要输入完整的路径名。
(b)单击Open按钮,这会将共享库连接到FLUENT执行文件中。
求解器会自动搜索相应的结构格式和版本。
一旦共享库连接到FLUENT执行文件以及case文件被写入以后,此连接关系就被保存在case文件中。
因此,无论何时将case文件读入FLURENT,此共享库都会被自动连接。
7.3.5编译和连接共享库时常见的错误
指定库的名称
仅当从当前的工作目录下运行FLUENT并且共享库的目录是当前工作目录的子目录时,才可以在CompiledUDFs面板上直接输入共享库的目录(例如libudf)。
如果被使用的共享库不在上述位置上,连接此共享库时,必须提供其完整的路径。
否则会出现以下错误:
Openinglibrary"libudf/ultra/3d/libudf.so"...
Error:
open_udf_library:
couldn'topenlibrary:
libudf/ultra/3d/libudf.so
如果将共享库移至其他的位置,而要读入的case文件又包含此共享库的连接,也会出现上述错误信息。
解决方法
为了解决这个问题,可以在LibraryNameintheCompiledUDFs面板上输入共享库的完整路径,然后单击Open按钮。
虽然同样的错误信息仍将出现,但是新的路径会保存在case文件中。
重新读入case文件就会得到正确的连接。
使用不同版本的FLUENT
如果采用一个版本的FLUENT(例如6.0.1)编译UDF,而试图采用另一个不同的版本(例如6.0.2)读入case文件时,会出现以下错误:
Error:
open_udf_library:
libraryversion6.0.1incompatiblewithsolverversion6.0.2
解决办法
用新版本的FLUENT重新编译UDF,然后再次读入case文件。
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