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Ansysブログ

July 9, 2019

Ansys Tips and Tricks: 式をFluent UIに直接入力する

すべてのシミュレーションで、境界線とセルゾーンの設定が固定されていたら、素晴らしいと思いませんか?しかし、残念ながら世界は静的ではないため、多くのエンジニアがシミュレーションのある側面に可変的な設定を入力するという課題に直面しています。

そこで今回は、Ansys Fluent のユーザーインターフェース(UI)に直接式を入力できる機能についてお伝えしたいと思います。

これまで、様々な境界条件やセルゾーン条件を指定する必要のあるFluentユーザーは、Fluentのユーザー定義関数(UDF)を書く必要がありました。

UDFはすぐに複雑になります。例えば、図1はEnergy(t) = 90000*sin(t) [W/m^3]という関数に基づいて正弦波的に変動する熱源を設定するために必要なFluent UDFのコードを示しています。


図1.関数
Energy(t) = 90000*sin(t) [W/m3]に基づいて正弦波的に変動する熱源を設定するために必要な Fluent UDF コード

例えば、図1のような小さなUDFを作るにも、エンジニアは単位を変換したり、C言語でプログラミングしたり、Fluent特有のプログラミングの概念を学んだりと、かなりの工夫が必要です。

これらのコンセプトには以下が含まれますが、これらに限定されるものではありません。

  • スレッド(Fluent UDFのデータ構造)
  • マクロ(DEFINE_SOURCEなど)
  • ユーティリティ(CURRENT_TIMEなど)

経験豊富なユーザーでも、これでは時間がかかってしまいます。そのため、Fluent UI Expressionsは非常に便利です。宣言型言語と解釈型言語を含む式に基づいており、FluentユーザーはUDFを記述、コンパイル、ロードする必要なく、シミュレーションを強化することができます。

式では、数学関数、論理演算子、Fluentフィールド変数、その他の一般的な概念を組み合わせて使用し、複雑な境界条件やセルゾーン条件の指定を簡単に行うことができます。

 

UDFを使わずにFluent UIにExpressionsを入力する方法

UDFは強力な機能を持っていますが、ユーザーにはプログラミングの知識が必要です。しかし、Expressionsは、Fluentの豊富なカスタマイズ機能をより多くのユーザーに提供します。

図1の変動する熱源に戻ると、標準的な数学表記(およびいくつかの単位のクリーンアップ)を使用して、簡単に式として入力することができます。図2に示すように、式 (sin(Time/1[s]))*90000[Wm^-3] をFluent UIに直接入力することができます。


図2.標準的な数学表記を用いて、ユーザーインターフェースから簡単に式を追加できるようになった

このエディタでは、1つのインターフェースで式の命名、定義、記述を行うことができます。そして、この命名された式を複数の境界条件やセルゾーン条件で使用し、任意の組み合わせの式を作成することができます。


図3.正弦波状に
変動する熱源を表す式のグラフ

以前のバージョンのFluentでは、この式を指定するために、Cファイルの記述/解釈/コンパイル、UDFの構築、境界条件とのフックアップが必要でした。名前付きの式を使用することで、これらの追加ステップが不要になります。

さらに、これらの式を使って、条件付きセルゾーンのソース項、モデル、ソルバーの設定(重力による加速度など)を定義することができます。また、ユーザーは境界条件パネルに直接式を入力することもできます。

これらの式を定義するために、数学、三角関数、その他の豊富な関数を使用することができます。

  • 位置変数(時間など)
  • フィールド変数(全温度やヘリシティなど)
  • 解の変数(タイムステップやイテレーションなど)
  • 縮小演算(最小、最大、平均、合計など)

ブール式は、メッシュアダプションのための指定、精密化、サイズ基準にも使用できます。

Expressionsの詳細については,録画したウェビナーをご覧ください:Directly Enter Expressions to speed, simplify simulations in Ansys Fluent

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