Программа двустороннего обмена данных ПРАДИС (PRADIS) — ANSYS Fluent. Руководство по работе с модулем

Kristina_Kretsu · 26.Май.2026 09:49:03

Аннотация темы

В этой теме рассматривается практический порядок работы с модулем для двустороннего обмена данными между ПРАДИС (PRADIS) и внешними CAE-системами, в частности ANSYS Fluent.

Модуль является неотъемлемой частью программного комплекса ПРАДИС (PRADIS), и его инсталляция осуществляется в ходе общей установки ПРАДИС (PRADIS). О процессе установки программного комплекса ПРАДИС (PRADIS) можно прочитать в следующей статье.

Если в предыдущей теме описывалась общая архитектура обмена и принципы работы модуля, то здесь акцент сделан на практическом сценарии: какие объекты нужно добавить на схему, какие параметры заполнить и как получить готовую подсхему для ко-симуляции.

Генерация подсхемы CoSimulation

Общий алгоритм

Для генерации подсхемы необходимо выполнить несколько шагов:

указать входные и выходные узлы;
указать границы входных и выходных портов;
указать домены;
заполнить параметры объекта CoSimulation;
запустить схему с генератором на расчет.

В результате будет создана подсхема, которая используется для обмена данными при совместном расчете ПРАДИС (PRADIS) и внешнего CFD-решателя.

1. Начало работы

Перед добавлением объектов для генерации необходимо создать новую схему.

Для этого в главном меню выберите:

Файл → Создать

или используйте сочетание клавиш:

Ctrl + N

После создания схемы ее необходимо сохранить под нужным названием.

Для сохранения используйте:

Файл → Сохранить

или:

Файл → Сохранить как...

Также можно использовать сочетание клавиш:

Ctrl + S

На этом этапе важно сразу задать понятное имя схемы, потому что оно будет использоваться при генерации выходного файла подсхемы.

2. Добавление объектов узла

Для указания входных и выходных узлов подсхемы на схему добавляются объекты Port.

Они находятся в разделе:

Компоненты → Passport

После выбора библиотеки Passport необходимо добавить объект:

Passport.Port

Объект Port описывает узел будущей подсхемы. Через такие узлы будет выполняться подключение сгенерированной подсхемы к основной модели.

3. Настройка свойств Port

Чтобы открыть свойства порта, дважды щелкните левой кнопкой мыши по объекту на схеме.

В свойствах необходимо заполнить:

имя объекта на схеме;
название узла;
описание на английском языке;
описание на русском языке;
тип узла.

Основные поля объекта Port

Имя объекта на схеме

Это название, которое будет отображаться на рабочем поле схемы.

Например:

Input1

Name

Название узла, которое используется внутри структуры модели.

Обычно оно совпадает с именем объекта на схеме.

English

Описание узла на английском языке.

Например:

Input port 1

Language2

Описание узла на русском языке.

Например:

Входной узел 1

Type

Тип узла.

Тип выбирается в зависимости от задачи и физики модели. Например:

Point

или другой доступный тип узла.

4. Добавление остальных входных и выходных узлов

После настройки первого порта необходимо добавить остальные узлы.

Например:

входные узлы: Input1, Input2, Input3;
выходные узлы: Output1, Output2, Output3, Output4.

На этом этапе важно заранее определить, какие узлы будут входными, а какие выходными, потому что далее для каждого из них будут задаваться границы обмена.

5. Добавление объектов границы

Для каждого порта необходимо создать объект границы Boundary.

Границы добавляются из библиотеки:

Компоненты → CFDModule

Необходимо выбрать объект:

CFDModule.Boundary

Объект Boundary связывает порт подсхемы с границей во внешнем CFD-решателе. Через него задаются ID границы, начальные значения и коэффициенты пересчета единиц измерения.

6. Настройка свойств Boundary

Чтобы открыть свойства граничного объекта, дважды щелкните по нему на схеме.

В свойствах Boundary необходимо указать:

имя объекта на схеме;
порт, к которому относится граница;
ID порта в CFD-системе;
начальные значения;
входные коэффициенты пересчета;
выходные коэффициенты пересчета.

Основные поля объекта Boundary

Port

Указывает, с каким объектом Port связана данная граница.

Например:

Input1

ID

Идентификатор границы во внешней CFD-системе.

Этот ID нужен для сопоставления границы в ПРАДИС (PRADIS) с границей в ANSYS Fluent.

InitialValues

Начальные значения переменных.

Они задаются по степеням свободы и зависят от типа порта и расчетной задачи.

InputCoefficients

Коэффициенты пересчета входных переменных.

Используются при передаче данных из ПРАДИС (PRADIS) во внешний решатель.

OutputCoefficients

Коэффициенты пересчета выходных переменных.

Используются при передаче результатов из внешнего решателя обратно в ПРАДИС (PRADIS).

7. Добавление остальных границ

После настройки первой границы необходимо добавить границы для остальных входных и выходных узлов.

Например:

InBoundary1;
InBoundary2;
InBoundary3;
OutBoundary1;
OutBoundary2;
OutBoundary3;
OutBoundary4.

Границы должны соответствовать ранее созданным портам. Если портов несколько, для каждого из них нужно указать свою Boundary.

8. Добавление объекта домена

После задания портов и границ необходимо описать расчетный домен.

Для этого используется объект:

CFDModule.Domain

Он добавляется из библиотеки:

Компоненты → CFDModule

Домен описывает область расчета или физическую среду, с которой будет работать внешний решатель.

9. Настройка свойств Domain

В свойствах домена необходимо указать:

имя объекта на схеме;
ID домена;
тип материала;
начальные значения;
дополнительные параметры.

Основные поля объекта Domain

ID

Идентификатор домена.

Используется для связи описания домена с внешним решателем.

MaterialType

Тип материала домена.

Например:

Fluid

или:

Solid

Выбор зависит от постановки задачи.

InitialValues

Начальные значения для домена.

Они зависят от задачи и могут включать, например:

давление;
температуру;
скорость;
плотность.

AuxParameters

Дополнительные параметры домена.

Их состав зависит от конкретной расчетной постановки.

10. Добавление объекта CoSimulation

Последний объект, который необходимо добавить на схему, — это объект:

CFDModule.CoSimulation

Именно он отвечает за генерацию подсхемы.

11. Настройка объекта CoSimulation

В свойствах объекта CoSimulation указываются основные параметры генерации.

Параметры объекта CoSimulation

Название объекта на схеме

Имя объекта, которое отображается на рабочем поле.

Например:

CoSimulation1

Model_ID

Идентификатор модели.

Используется для различения моделей при обмене данными.

NetworkPort

Сетевой порт.

Через него будет выполняться обмен с внешним решателем.

SolvingMethods

Метод решения.

Определяет способ взаимодействия и режим расчета.

INX

Количество входных узлов.

Значение должно соответствовать числу входных портов.

OUTX

Количество выходных узлов.

Значение должно соответствовать числу выходных портов.

NetworkConnectionName

Название сетевого соединения.

Например:

Ethernet

Solver

Название внешнего решателя.

Для этой задачи указывается:

Fluent

SolverSettings

Настройки решателя.

Могут содержать дополнительные параметры, необходимые для внешнего CFD-решателя.

Domains

Список доменов.

Например:

Domain1

UnitsSystem

Система единиц.

Например:

Mechanical

или другая система, используемая в задаче.

In_Boundaries

Список входных границ.

Например:

InBoundary1, InBoundary2, InBoundary3

Out_Boundaries

Список выходных границ.

Например:

OutBoundary1, OutBoundary2, OutBoundary3, OutBoundary4

Out_File

Имя выходного файла, в который будет записана сгенерированная подсхема.

Например:

Test_SunScheme.sch

12. Генерация подсхемы

После добавления всех объектов и заполнения параметров необходимо запустить схему на расчет.

Это можно сделать через меню:

Моделирование

Также можно нажать кнопку Моделировать на панели инструментов.

Рис. 14. Запуск моделирования через панель инструментов

13. Результат генерации

После запуска расчета будет сформирован объект подсхемы для обмена данными при ко-симуляции.

Результатом является готовая подсхема, которую можно использовать для связи ПРАДИС (PRADIS) с внешним CFD-решателем.

Проверка результата

После генерации необходимо проверить:

создан ли файл подсхемы;
совпадает ли количество входных узлов с параметром INX;
совпадает ли количество выходных узлов с параметром OUTX;
указаны ли все входные и выходные границы;
заполнены ли ID границ;
корректно ли указана система единиц;
задан ли внешний решатель Fluent;
указан ли выходной файл Out_File.

Типичные ошибки

Не заполнен порт у Boundary

Если в объекте Boundary не указан Port, граница не будет связана с узлом подсхемы.

Несовпадение INX и количества входных границ

Если INX не соответствует числу входных портов, подсхема может быть сформирована некорректно.

Несовпадение OUTX и количества выходных границ

Аналогично, OUTX должен соответствовать количеству выходных узлов.

Не указан Domain

Если в CoSimulation не указан домен, внешний решатель не получит описание расчетной области.

Не указан Out_File

Если не задан выходной файл, результат генерации может быть не сохранен.

Выводы

Генерация подсхемы CoSimulation выполняется через последовательное описание:

узлов Port;
границ Boundary;
доменов Domain;
объекта CoSimulation.

После заполнения всех параметров схема запускается на расчет, и ПРАДИС (PRADIS) формирует готовую подсхему для обмена данными с внешним CFD-решателем.

Такой подход позволяет стандартизировать настройку ко-симуляции и упростить подготовку связанных 1D–3D CFD-расчетов.

Сборка DLL-библиотеки с UDF для Fluent

В данной теме рассматривается процесс сборки DLL-библиотеки с UDF-функциями для ANSYS Fluent, используемой при организации двустороннего обмена данными с ПРАДИС (PRADIS).

Такая библиотека обеспечивает:

передачу граничных условий из ПРАДИС (PRADIS) в Fluent;
получение результатов CFD-расчета;
синхронизацию шагов расчета;
выполнение ко-симуляции 1D–3D моделей.

Основные этапы настройки

Общий алгоритм сборки и подключения DLL

Создание структуры папок UDF;
Добавление исходных .c и .h файлов;
Первичная сборка через Fluent;
Подключение библиотек связи с ПРАДИС (PRADIS);
Настройка user_nt.udf;
Сборка DLL через nmake;
Загрузка DLL в Fluent;
Настройка UDF hooks;
Назначение UDF на границы;
Настройка соединения с ПРАДИС (PRADIS);
Запуск совместного расчета.

Создание необходимого набора папок и файлов

Подготовка исходных файлов

Для начала необходимо добавить файлы:

inlet.c;
clientAPI.h;
cfd_enums.h;

в директорию, где расположен проект Fluent (.cas файл).

После этого открывается проект Fluent.

Первичная сборка UDF в Fluent

Компиляция через меню User Defined

В Fluent необходимо перейти:

User Defined → Functions → Compiled

Далее нужно:

выбрать режим Compiled;
добавить .c и .h файлы;
указать имя библиотеки;
нажать кнопку Build.

На вывод консоли на данном этапе можно не обращать внимания — задача состоит в генерации структуры папок и служебных файлов.

Создание структуры папок UDF

После выполнения Build появляется папка:

udflib

Внутри создаются основные каталоги:

srcwin64

Структура папки win64

В папке win64 Fluent создает директории для конкретного режима расчета:

2d_node;
2d_host;
3d;
и т.д.

Внутри располагаются:

makefile;
user_nt.udf;
ud_io1.h;
log;
объектные файлы.

Подключение библиотеки PradisClientCAPI.lib

Размещение библиотеки клиента ПРАДИС (PRADIS)

В папку:

udflib/src

необходимо добавить библиотеку:

PradisClientCAPI.lib

В этой же директории обычно находятся:

inlet.c;
PradisClientCAPI.h;
PradisClientCAPI.lib.

Настройка user_nt.udf

Подключение USER_OBJECTS

Далее открывается файл:

win64/2d_node/user_nt.udf

или:

win64/2d_host/user_nt.udf

В него добавляется строка:

USER_OBJECTS = $(SRC)PradisClientCAPI.lib

Эта строка сообщает Fluent, что при сборке необходимо подключить библиотеку взаимодействия с ПРАДИС (PRADIS).

Вариант с несколькими библиотеками

Использование PradisMasterCAPI.lib

В некоторых вариантах ко-симуляции используется несколько библиотек:

PradisMasterCAPI.lib;
SocketLib.lib;
util.lib.

Они также размещаются в папке:

udflib/src

Подключение нескольких библиотек

В файл user_nt.udf добавляется строка:

USER_OBJECTS = $(SRC)PradisMasterCAPI.lib $(SRC)SocketLib.lib $(SRC)util.lib

Таким образом Fluent подключает сразу несколько библиотек, необходимых для сетевого обмена и работы клиента.

Подготовка окружения Visual Studio

Инициализация vcvars64

Для корректной сборки DLL необходимо использовать:

Developer Command Prompt for Visual Studio

Далее нужно перейти в директорию:

Microsoft Visual Studio\2017\Professional\VC\Auxiliary\Build

и выполнить:

vcvars64

После этого командную строку закрывать не нужно.

Настройка переменных Fluent

Настройка FLUENT_INC и PATH

В терминале Visual Studio command prompt необходимо указать:

set FLUENT_INC=D:\Programs\ANSYS\v192\fluent

и путь к resolve.exe:

set PATH=D:\Programs\ANSYS\v192\fluent\ntbin\win64;%PATH%

Это необходимо для доступа к компилятору Fluent и служебным библиотекам.

Очистка предыдущей сборки

Использование nmake clean

После настройки окружения нужно перейти в папку:

udflib\win64\2d_node

или:

udflib\win64\3d

Далее выполняется команда:

nmake clean

Она удаляет предыдущие результаты сборки.

Проверка результатов очистки

После очистки можно проверить содержимое папки и наличие обновленного log-файла.

Сборка DLL-библиотеки

Компиляция через nmake

Теперь выполняется команда:

nmake

Если сборка проходит успешно, появляется библиотека:

libudf.dll

Проверка созданной DLL

После успешной сборки в папке должны появиться:

libudf.dll;
libudf.lib;
libudf.exp;
объектные файлы.

Перенос DLL рядом с проектом Fluent

Подготовка рабочей директории

Полученную библиотеку необходимо перенести рядом с проектом Fluent.

Перед этим важно убедиться, что старая версия DLL не загружена.

Загрузка DLL в Fluent

Подключение libudf.dll

В Fluent открывается менеджер UDF-библиотек.

После загрузки библиотеки в консоли должно появиться сообщение:

Done

Это означает успешную загрузку UDF.

Настройка брандмауэра Windows

Разрешение сетевого взаимодействия

Для корректной работы TCP/IP обмена необходимо создать правило в:

Монитор брандмауэра Защитника Windows

Добавляется разрешение для:

fl1920.exe

или другого исполняемого файла Fluent.

Проверка директории Fluent

Проверка исполняемого файла fl*1920.exe

После настройки правил необходимо проверить директорию Fluent, из которой используется:

fl*1920.exe

Для разных режимов расчета используются разные каталоги:

2d;
2d_node;
2ddp_node;
3d.

Настройка UDF-функций

Переход в раздел User Defined

Все пользовательские функции Fluent настраиваются через вкладку:

User Defined

Назначение Function Hooks

Настройка основных UDF hooks

В разделе:

User Defined → Function Hooks

назначаются функции:

Initialization;
Execute at End;
Execute at Exit.

Например:

my_init_func::libudfexecute_at_end::libudfexecute_at_exit::libudf

Execute on Demand

Настройка stop_calc

Для возможности разрыва соединения без закрытия Fluent используется функция:

stop_calc

Она назначается через:

Execute on Demand

Назначение ID граничных условий

Проверка Boundary IDs

Во Fluent каждой границе соответствует собственный ID:

inlet;
outlet;
wall;
и т.д.

Эти ID затем используются в объектах Boundary внутри ПРАДИС (PRADIS).

Назначение UDF на границы

Настройка Pressure Inlet

Для входной границы необходимо выбрать соответствующую UDF-функцию.

Например:

Gauge Total Pressure → udf inlet_parab::libudf

Таким образом Fluent получает давление напрямую от ПРАДИС (PRADIS).

Настройка inlet.ini

Настройка IP-адреса и порта

Для соединения с ПРАДИС (PRADIS) необходимо создать файл:

inlet.ini

В нем указывается:

192.168.X.XXX2000

где:

первая строка — IP-адрес;
вторая строка — TCP/IP порт.

Файл должен находиться рядом с inlet.c.

Инициализация расчета

Запуск Initialize

Перед запуском ко-симуляции необходимо выполнить инициализацию Fluent.

В разделе:

Solution Initialization

нажимается кнопка:

Initialize

Настройка Run Calculation

Параметры временного расчета

В разделе:

Run Calculation

задаются:

Time Step Size;
Number of Time Steps;
Max Iterations / Time Step.

После настройки запускается расчет кнопкой:

Calculate

Настройки расчета в ПРАДИС (PRADIS)

Объект Dynamic

В объекте Dynamic необходимо настроить:

конечное время интегрирования;
шаг интегрирования;
допустимые погрешности;
параметры итераций;
метод интегрирования.

В примере используется:

end = 50.0

Настройки расчета в ANSYS Fluent

Переходный временной анализ

Во вкладке:

General

необходимо выбрать режим:

Transient

Также задаются:

Pressure-Based;
Absolute Velocity Formulation.

Эти параметры необходимы для корректного нестационарного обмена с ПРАДИС (PRADIS).

Запуск совместного расчета

Порядок запуска

Последовательность запуска ко-симуляции:

выполнить Initialize во Fluent;
проверить настройки времени;
запустить расчет в ПРАДИС (PRADIS);
убедиться в появлении сообщения:

Successfully binded

после этого запустить расчет во Fluent.

Итоги

DLL-библиотека с UDF обеспечивает полноценный двусторонний обмен данными между ПРАДИС (PRADIS) и ANSYS Fluent.

После настройки:

Fluent получает граничные условия из ПРАДИС (PRADIS);
выполняет CFD-расчет;
передает результаты обратно в 1D-модель;
поддерживает синхронную ко-симуляцию по времени.