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ANSYS BLOG

July 9, 2019

Ansys Tipps & Tricks: Begriffe direkt in die Fluent-Benutzeroberfläche eingeben

Wäre es nicht toll, wenn jede Simulation eine statische Begrenzung und Zellzoneneinstellungen hätte? Leider ist die Welt nicht statisch, so dass viele Ingenieure mit der Herausforderung konfrontiert sind, variable Einstellungen in einen Aspekt einer Simulation einzugeben.

Aus diesem Grund möchte ich Sie über die Möglichkeit informieren, Ausdrücke direkt in die Benutzeroberfläche (UI) von Ansys Fluent einzugeben.

Bisher mussten Fluent-Benutzer, die verschiedene Rand- und Zellzonenbedingungen festlegen wollten, eine benutzerdefinierte Fluent-Funktion (UDF) schreiben.

UDFs können schnell kompliziert werden. Abbildung 1 zeigt zum Beispiel den Fluent UDF-Code, der erforderlich ist, um eine sinusförmig schwankende Wärmequelle auf der Grundlage der Funktion Energie(t) = 90000*sin(t) [W/m^3] einzurichten.


Abbildung 1. Fluent UDF-Code, der für die Einrichtung einer sinusförmig schwankenden Wärmequelle auf der Grundlage der Funktion
Energie(t) = 90000*sin(t) [W/m3] erforderlich ist

Selbst eine kleine UDF, wie die in Abbildung 1, erfordert eine beträchtliche Menge an Überlegungen, um sie zu erstellen. Um diese UDF zu erstellen, konvertierten die Ingenieure beispielsweise Einheiten, programmierten in C und lernten Fluent-spezifische Programmierkonzepte.

Zu diesen Konzepten gehören unter anderem:

  • Threads (die Datenstruktur von Fluent UDF)
  • Makros (wie DEFINE_SOURCE)
  • Dienstprogramme (wie CURRENT_TIME)

Selbst für erfahrene Benutzer kann dies eine Weile dauern. Aus diesem Grund sind die Fluent UI-Ausdrücke so nützlich. Sie basieren auf einer ausdrucksbasierten, deklarativen und interpretierten Sprache, die es Fluent-Benutzern ermöglicht, Simulationen zu verbessern, ohne dass sie UDFs schreiben, kompilieren und laden müssen.

Mit Ausdrücken können Ingenieure eine Kombination aus mathematischen Funktionen, logischen Operatoren, Fluent-Feldvariablen und anderen gängigen Konzepten verwenden, um die Spezifikation komplexer Rand- und Zellzonenbedingungen zu vereinfachen.

 

Eingabe von Begriffen in die Fluent-Benutzeroberfläche ohne UDF

UDFs sind zwar leistungsfähig, setzen aber Programmierkenntnisse der Benutzer voraus. Begriffe und Ausdrücke hingegen erweitern die umfangreichen Anpassungsmöglichkeiten von Fluent für mehr Benutzer.

Kehren wir zu der fluktuierenden Wärmequelle in Abbildung 1 zurück, so können wir sie nun ganz einfach als Ausdruck unter Verwendung der mathematischen Standardnotation (und einiger Einheitenbereinigungen) eingeben. Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, kann der Ausdruck (sin(Time/1[s]))*90000[Wm^-3] nun direkt in die Fluent-Benutzeroberfläche eingegeben werden.


Abbildung 2. Jetzt können Begriffe einfach über die Benutzeroberfläche in standardmäßiger mathematischer Notation hinzugefügt werden.

Der Editor ermöglicht es dem Ingenieur, einen Begriff in einer einzigen Schnittstelle zu benennen, zu definieren und zu beschreiben. Dieser benannte Begriff kann dann in mehreren Rand- und Zellzonenbedingungen verwendet werden, um jede gewünschte Kombination von Begriffen zu erstellen.


Abbildung 3. Ein Diagramm eines Begriffs, der eine sinusförmig
schwankende Wärmequelle darstellt

Die Angabe dieses Begriffes in früheren Versionen von Fluent erforderte das Schreiben/Interpretieren/Kompilieren der C-Datei, die Erstellung der UDF und deren Verknüpfung mit der Randbedingung. Diese zusätzlichen Schritte werden durch die Verwendung eines benannten Ausdrucks eliminiert.

Darüber hinaus können diese Begriffe verwendet werden, um bedingte Quellterme, Modelle und Solver-Einstellungen (wie die Erdbeschleunigung) zu definieren. Die Benutzer können den Begriff auch direkt in das Randbedingungsfeld eingeben.

Zur Definition dieser Begriffe kann eine Vielzahl mathematischer, trigonometrischer und anderer Funktionen verwendet werden, darunter:

  • Positionsvariablen (wie Zeit)
  • Feldvariablen (wie Gesamttemperatur und Helizität)
  • Lösungsvariablen (wie Zeitschritt und Iteration)
  • Reduktionsoperationen (wie Minimum, Maximum, Durchschnitt und Summe)

Boolesche Ausdrücke können auch bei der Spezifikation, Verfeinerung und Größenkriterien für die Netzanpassung verwendet werden.

Um mehr über Begriffe und Ausdrücke zu erfahren, sehen Sie sich das aufgezeichnete Webinar an: Directly Enter Expressions to speed, simplify simulations in Ansys Fluent.

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