ANSYS 部落格
July 9, 2019
Ansys 小技巧和訣竅：直接在 Fluent 的使用者界面中輸入運算式
如果每個模擬都有固定的邊界和儲存區設置，那不是很棒嗎？很遺憾，現實世界並非靜止不變，因此許多工程師面臨的挑戰是將可變的設置輸入到模擬的某些方面中。
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。
直到現在，需要指定不同邊界和網格區域條件的Fluent使用者，必須撰寫Fluent使用者自定義函數（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.根據函數
Energy(t) = 90000*sin(t) [W/m3] 設定正弦變動熱源所需的 Fluent UDF 程式碼
即使 UDF 不大 (如圖 1 中的函式)，也需費心思考才能建立起來。例如為了建立這個 UDF，工程師需進行單位轉換、以 C 語言進行程式設計，並學習 Fluent 特有的編程概念。
這些概念包括但不限於：
- 執行序 (Fluent UDF 的資料結構)
- 巨集 (如 DEFINE_SOURCE)
- 公用程式 (如 CURRENT_TIME)
即使是經驗豐富的使用者，也可能需花一點時間。這就是 Fluent UI 運算式如此實用的原因。其以涉及運算式的宣告直譯式語言為基礎，讓 Fluent 使用者能夠在不需要撰寫、編譯和載入 UDF的情況下，即可強化模擬結果。
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規格，這使得工程師能夠更輕鬆地描述這些條件。
如何在不使用 UDF 的情況下，在 Fluent 的使用者界面中輸入運算式
UDF 雖然功能強大，但使用者必須具備程式設計知識。運算式則可讓更多使用者運用 Fluent 豐富的自訂功能。
回到圖 1 中的變動熱源，現在我們可以標準數學符號 (和一些單位清理) 輕鬆地輸入運算式。如圖 2 所示，現在可直接將運算式 (sin(Time/1[s]))*90000[Wm^-3] 輸入 Fluent UI。
圖 2.現在可透過使用者介面，以標準數學符號輕鬆地新增運算式。
編輯器允許工程師在單一介面中命名、定義和描述運算式。接著可在多個邊界和網格區域條件中使用此命名運算式，來建立任何所需運算式組合。
圖 3.表示正弦變動
熱源的運算式圖
在 Fluent 過去版本中指定此運算式需牽涉編寫/直譯/編譯 C 檔案、構建 UDF，並將其與邊界條件連接。使用命名運算式即可省去這些多餘步驟。
此外，這些運算式可用於定義條件網格區域來源字詞、模型與求解器設定 (如重力引起的加速)。使用者也可在邊界條件面板中直接輸入運算式。
其中有一系列豐富的數學、三角函數和其他函式，可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 (如時間步進和迭代)
- 歸約運算 (如最小值、最大值、平均值和總和)
布林運算式也可運用在網格適應的規格、細分和尺寸標準。
若想瞭解更多運算式相關資訊，請觀看網路研討會錄影：直接輸入運算式以加快與簡化 Ansys Fluent 中的模擬。