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ANSYS 部落格

July 9, 2019

Ansys 小秘訣:直接在 Fluent UI 中輸入運算式

如果每一次模擬都有靜態的邊界和網格區域設定,是不是很棒呢?可惜的是,真實世界不會靜止不動,因此許多工程師都會面臨在某些模擬環境中輸入變動設定的挑戰。

因為這個緣故,我們想要讓您知道,您可以直接在 Ansys Fluent 使用者介面 (UI) 中輸入運算式。

到目前為止,需要指定各種邊界和網格區域條件的 Fluent 使用者,都必須編寫 Fluent 使用者定義的函式 (UDF)。

UDF 不用多久就會變得相當複雜。例如,圖 1 顯示了要根據函式 Energy(t) = 90000*sin(t) [W/m^3] 來設定正弦變動熱源所需要的 Fluent UDF 程式碼。


圖 1.根據函式 Energy(t) = 90000*sin(t) [W/m^3] 來設定正弦變動熱源
Energy(t) = 90000*sin(t) [W/m3]

即使 UDF 不大 (如圖 1 中的函式),也需要經過費心思考才能建立起來。例如,為了建立這個 UDF,工程師轉換了單位、用 C 程式語言,並學習 Fluent 特有的程式概念。

 

這些概念包括但不限於:

     
  • 執行序 (Fluent UDF 的資料結構)
  • 巨集 (例如 DEFINE_SOURCE)
  • 公用程式 (如 CURRENT_TIME)
 

即使是經驗豐富的使用者,也需要一點時間才能完成。因此,Fluent UI 運算式才會如此有幫助。Fluent UI 運算式的基礎是包含聲明語言和解譯語言的運算式,可讓 Fluent 使用者不必編寫、編譯和載入 UDF 就能增強模擬效果。

工程師可以透過運算式,結合運用數學函式、邏輯運算子、Fluent 場變數和其他常見概念,來簡化複雜邊界和網格區域條件的指定方式。

 

如何在不使用 UDF 的情況下於 Fluent UI 中輸入運算式

 

UDF 雖然功能強大,使用者卻必須具備程式設計知識。然而,運算式則可以將 Fluent 豐富的自訂功能擴及到更多使用者身上。

回到圖 1 中的變動熱源,現在我們可以使用標準數學符號 (和一些單位清理) 輕鬆地以運算式的形式來輸入此變動熱源。如圖 2 所示,您現在可以直接將運算式 (sin(Time/1[s]))*90000[Wm^-3] 輸入到 Fluent UI 中。


圖 2. 現在可以透過使用者介面以常規的數學符號輕鬆地新增運算式。

此編輯器可讓工程師在單一介面中命名、定義和描述運算式。接著,您便可以在多個邊界和網格區域條件下使用此具名運算式來建立任何所需的運算式組合。


圖 3.表示正弦變動熱源的
運算式圖形

在舊版 Fluent 中指定此運算式所涉及的步驟包括編寫/解譯/編譯 C 檔案、建置 UDF 並將其掛載到邊界條件。透過使用具名運算式,你不必再另外執行這些步驟。

此外,這些運算式也可以用來定義條件式網格區域源項、模型和求解器設定 (如重力加速度)。使用者也可以直接在邊界條件面板中輸入運算式。

在這之中有一組豐富的數學、三角函數和其他函式可供您用來定義這些運算式,包括:

     
  • 位置變數 (如時間)
  • 場變數 (如總溫度和螺旋度)
  • 解決方案變數 (如時間步長和迭代)
  • 歸約運算 (如最小值、最大值、平均值和總和)
 

布林運算式也可以用於網格適應的指定、完善和尺寸標準。

若要深入了解運算式,請觀看網路研討會影片:直接輸入運算式以加快和簡化 Ansys Fluent 中的模擬作業

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