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来自：IDAJ中国Ansys技术团队 徐淑君
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随着仿真工况的日益复杂，在数值模拟中经常会遇到一些无法在界面上直接赋值的边界条件，比如按一定空间位置排列，随时间变化，或和某个变量相关等等。越来越多的工程师希望对边界条件进行自定义设置。
Ansys Fluent中有以下几种自定义边界条件的方法：
– 利用profile文件赋值
– 采用Fluent Expressions定义
– 编写UDF
今天，我们来了解一下如何采用Fluent Expressions定义边界条件。
从2019版本开始，Fluent中加入了和CFX中的表达式功能类似的“Fluent Expression Language”（表达式语言）。它是一种基于Python的解释型的声明式语言，是由数值、变量、运算符、函数组成的可以返回一定值的字符串，例如，Vmax*(5.0*exp(-t-0.3 /2.8 ))。
表达式可以指定与时间、迭代步、位置、求解变量相关的复杂的边界条件和源项，基于时间和迭代步指定不同的模型和求解器设置。同一个表达式对Windows和Linux都适用。
表达式可以取代部分UDF、Scheme、Journal的功能，虽然不能完全取代，但比UDF、scheme更加易学易用，是非常值得学习的一个功能。
表达式的值可以是实数，整数，布尔值或数量。数量是具有量纲的实数。数量格式为 []，例如2324.0 。
表达式的计算结果可以是实数，布尔值，实数场或布尔值场。例如，2 * StaticPressure在一个区域上计算时，会返回real field（实数场）；而average（2 * StaticPressure，[“ inlet”]）返回的是一个实数值。
表达式包含很多运算符和函数，如下表所示。
|
描述 |
函数 |
|
运算符 |
+, -, *, /, ** (power), ^ (power), >, >=, |
|
传统 |
AND(, , …) IF(, , ) NOT() OR(, , …) XOR() |
|
双曲线 |
acosh() asinh() atanh() cosh() sinh() tanh() |
|
数学 |
abs() *besselJ(n**, ) *besselY(n**, ) ceil() exp() floor() gradient() log() log10() max(, , …) min(,, …) mod(, ) normalize(,[,…]) round() sqrt() step() trunc() *besselJ 是第一类贝塞尔函数，besselY 是第二类贝塞尔函数。 **n 必须是“double”类型的常量。 |
|
归约 |
Area([, , …]) AreaAve(Field, [‘location’]) AreaInt(Field, [‘location’]) *Average(, [, , …], Weight= ) Centroid([‘location’]) Count([‘location’]) CountIf(Boolean_Expr, [‘location’]) Force ([‘location’], …) MassAve(Field,[‘location’]) MassFlow([‘location’]) MassFlowAve(Field, [‘location’]) MassFlowAveAbs(Field, [‘location’]) MassFlowInt(Field, [‘inelt1’], [‘inlet2’]) MassInt(Field, [‘location’]) Maximum(, [, , …]) Minimum(, [, , …]) Moment(, [‘location’]) PressureForce([‘location’], …) *Sum(, [, , …], Weight= ) SumIf( Field, Boolean_Expr, [‘location’], Weight=) ViscousForce([, , …]) Volume([, , …]) VolumeAve(Field, [‘location’]) VolumeInt(Field, [‘location’]) |
|
三角 |
acos() asin() atan() atan2(, ) cos() sin() tan() |
|
矢量 |
cross(, ) dot , ) unitVector(, , ) .dir vector(, , , [“unit”]) |
不要在单个表达式中使用多个比较运算符，因为该运算将无法正常工作。 例如，400 > StaticTemperature> 300 将不起作用。要完成此表达式，请使用AND（StaticTemperature> 300 ，StaticTemperature ）。
表达式的数据主要来源有场变量、求解变量、科学常数、别名（Aliases）、profiles。Fluent 后处理场变量的子集可用于表达式。求解变量有当前时间Time、当前时间步Timestep、当前时间步长DeltaTime 和全局迭代次数Iteration。
科学常数，如下表所示。
|
变量 |
描述 |
值 |
|
PI |
圆周率Pi |
3.14159265358979323846 |
|
e |
来源：艾迪捷信息科技（上海）有限公司
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