应用技巧 | Ansys Fluent边界条件自定义设置（二） ——Fluent Expressions（下）

有两种方法可以在 ANSYS Fluent 中创建表达式。第一种方法是直接在将应用的字段中创建表达式。第二种方法是创建一个命名表达式，它可以在多个位置重复使用。

1. 直接应用表达式

您可以在边界和单元域条件、某些材料属性以及可以定义profile和参数的字段和属性中使用表达式，如图2所示。表达式也可用于大多数其他可以定义参数的非单元域或边界条件位置。

图2 直接应用表达式

定义边界或单元域条件的表达式步骤如下：

– 打开要在其中创建表达式的边界/单元域的对话框。例如，速度入口对话框。

– 单击要使用表达式定义的字段右侧的下拉箭头，然后选择表达式。注意：或者，您可以：创建一个新的命名表达式（Named Expressions）。从列表中选择一个有效的表达式。

– 您可以直接在文本字段中输入您的表达式。一旦您开始输入表达式，ANSYS Fluent 就会提供有关表达式有效性的消息。或者，您可以单击f(x)以打开表达式编辑器，如图3。

图3 表达式编辑器

可以通过文本用户界面（控制窗口）为设置指定表达式。为了将设置指定为表达式，需要输入字符串而不是实际值。 例如： 

2. 命名表达式

可以通过大纲视图树中的右键单击上下文菜单，通过图形用户界面 (GUI) 创建、编辑和删除命名表达式。右键单击选项也可用于从文件导入/导出表达式、计算表达式、将它们标记为输入/输出参数以及将表达式详细信息打印到控制台。

还可以使用表达式管理器（Expression Manager）来管理命名表达式。

创建命名表达式的步骤如下：

– Setup → Named Expressions  New…

– 为表达式提供名称。名称必须以字母开头，并且可以包含数字和下划线。

– 注意：如果您创建的命名表达式的名称与“exp”和“abs”等表达式函数相匹配，则可能会导致混淆。

– 输入表达式的定义。您可以使用“Definition”文本框右侧的下拉菜单向该表达式定义添加函数、变量、单元寄存器、常量、现有表达式、报告定义、位置和profile。所有支持的变量都列在下拉列表中。

-（可选）添加表达式的描述。

–（可选）如果要将命名表达式用作输入参数，请启用Use as Input Parameter。注意：只有常量值表达式可以标记为输入参数。

–（可选）如果要将命名表达式用作输出参数，请启用Use as Output Parameter。

–（可选）单击刷新按钮刷新Current Value字段以显示表达式的当前值。注意：此功能仅适用于计算结果为单个值的表达式，例如 Average(StaticPressure, [“inlet_1”])，而不适用于计算结果为field的表达式，例如 2*AbsolutePressure。

– 单击OK以创建表达式。

可以选择将创建的部分或全部命名表达式保存到文件中以备将来使用。单击Export To File…以选择一个目录并将您的表达式保存到文件中。单击Import From File…以选择并加载表达式文件。如图4所示。

图4 保存和导入命名表达式

在Plot选项卡下可以看到可视化的表达式，如图5所示。

图5 绘制表达式

表达式结果可以使用后处理对象（云图、矢量、迹线、粒子轨迹、XY 图）中的Expressions…字段显示，如图6。

图6 表达式后处理

创建表达式后，它们将添加到大纲视图树中的“Named Expressions”分支下。可以通过鼠标右键单击大纲视图树中的表达式，对其执行各种操作（例如复制和删除）。表达式管理器对话框（如图7）允许在单个对话框中执行所有这些操作。

图7 表达式管理器

以下示例显示了如何为层流管流定义抛物线入口分布。 在此示例中，管道在 X 和 Z 方向居中，管道轴与 Y 方向对齐，如图8所示。

图8 速度云图 – 抛物线流入

图8中定义抛物线流入的表达式公式如下，其中Umax是轴处的速度，Radius是管道的半径，radius是局部径向坐标。

定义此示例的步骤如下：

–通过Setup → Named Expressions  New…打开如图9所示的表达式对话框。

–为名为 umax 的更大速度创建一个命名表达式。

  *输入 umax 作为名称。

  *为Definition输入 0.2 [m/s]，然后单击OK。

–创建管道半径的表达式。

  *通过右键单击大纲视图树中的Named Expressions并选择New…来打开表达式对话框。

  *输入Radius作为名称。

  *输入 sqrt(Area([“in”])/PI) 作为定义。“in”是入口边界的名称。PI 是 Pi 的表达式常数。

  *单击“OK”以创建命名表达式。

–创建局部径向剖面的表达式。

  *打开表达式对话框并输入radius作为名称。

  *输入 sqrt(x**2+z**2) 作为定义。此表达式使用平方根数学表达式运算符。

  *单击“OK”以创建命名表达式。

–创建入口速度剖面的表达式。此表达式结合了创建的其他表达式。

  *打开表达式对话框并输入 uprofile 作为名称。

 *输入 umax*(1- (radius/Radius)**2) 作为定义。可以使用“Definition”框右侧的“Expressions”下拉列表将命名表达式添加到表达式定义中，作为手动键入名称的替代方法。

  *单击“OK”以创建命名表达式。

–通过Setup → Boundary Conditions → Inlet → in Edit…打开如图10所示的速度入口对话框。

–uprofile 分配给速度入口。

–可以按类型对边界条件进行分组以组织边界并减小列表的大小。这可以通过右键单击树中的边界条件并选择Group By> Zone Type来完成。

  *从 Velocity Magnitude 右侧的下拉列表中选择表达式。

  *在 Velocity Magnitude 字段中输入 uprofile 并单击 OK。

图9 表达式对话框

图10 速度入口对话框

下一期，我们将介绍UDF的使用方法，敬请期待！

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