這篇文章我們介紹幾個比較復雜的案例。下面三個案例在文章末尾都提供了case和dat文件。

1.1 說明

將出口outlet的溫度減去一個值后賦值給入口inlet

這個案例在交流群里經常會被提到，也有很多同學問起來。很多人建議UDF，但如果通過UDF進行設置，會較為復雜。

本質上就是將模型的出口物理量賦值給入口，不一定是溫度，也可以是壓力、流量等物理量

注：

a. 此案例會用到表達式Functions中的Reduction。所謂Reduction(縮減函數)就是將本來場的數值縮減成一個數，比如Average平均、AreaAve面積平均等。

也就是本來很多數據通過Reduction函數可以縮減為一個數據。

b. 這就是我認為Expression功能優于UDF的地方，通過表達式可以直接得到計算域或者邊界某物理量的平均值。

但如果使用UDF則需要對網格進行疊加求平均，如果涉及并行UDF，還需要考慮節點之間的數值傳遞，更加復雜。

1.2  案例描述

模型有一個速度入口和一個壓力出口，初始時，流場溫度293K，壁面溫度333K。入口溫度=出口溫度-10K

打開in邊界條件

點擊expression，彈出表達式窗口

輸入公式：AreaAve(StaticTemperature,['out'])-10[K]

AreaAve(<expr>,[, ...])：Reduction函數，表示面積平均。

<expr>表示需要面積平均的物理量或者表達式，本例即溫度StaticTemperature；

[, ...]表示需要進行平均的位置，可以是邊界boundary也可以是計算域cell zone，還可以同時對多個位置進行平均，本例即out邊界。

AreaAve(StaticTemperature,['out'])可以獲取out邊界的面積平均溫度，然后減去10K賦值給入口溫度。

1.3 計算驗證

監測入口和出口溫度，兩者相差10K

比如我們確定了出口溫度，想知道入口溫度為多少時能達到這個出口溫度。

當然可以手動去試，但是我們更希望能夠自動調節。

2.1 案例描述

壁面溫度333K，出口溫度303K，流速固定。確定入口溫度？

思路：根據出口溫度調節入口溫度，如果當前出口溫度較低，增加入口溫度；如果當前出口溫度較高，降低入口溫度。

2.2 物理量命名為表達式Named Expressions

由于需要反復使用入口和出口的面積平均溫度，將入口和出口溫度面積平均保存為Named Expressions，這樣可以直接使用，而不必每次都寫一堆表達式。

User-Defined~Named Expressions~New

點擊New，打開表達式窗口

Name：輸入表達式的名字tin，后面就可以直接用這個名字來代替下面的表達式

Definition：輸入表達式。

AreaAve(StaticTemperature,['in'])

AreaAve(<expr>,[, ...])：Reduction函數，表示面積平均。

<expr>表示需要面積平均的物理量或者表達式，本例即溫度StaticTemperature；

[, ...]表示需要進行平均的位置，可以是邊界boundary也可以是計算域cell zone，還可以同時對多個位置進行平均，本例即in邊界。

同理命名出口溫度tout

2.3 邊界條件設置

上述的命名Named Expressions只是為了邊界條件表達式的方便。現在開始設置邊界條件

根據出口溫度調節入口溫度，因此我們需要設置入口溫度。打開in邊界條件，

Thermal界面設置下拉框有expression和Named Expressions

Expression：表示通過表達式的方式設置此邊界條件，我們選擇此項即可

Named Expressions：此選項下的New Expression也是設置表達式，只不過仍然需要給表達式命名，然后再使用

IF(tout<302.5[K],tin+0.1[K],IF(tout>303.5[K],tin-0.1[K],tin))

表達式邏輯：

a. 雙重IF語句，IF(,<vector1>,<vector2>)，第一個參數為判斷條件，后面的兩個表示要執行的語句。如果為真，則輸出<vector1>，否則輸出<vector2>

b. 我們想要出口溫度為303K，但實際無法控制剛好等于303K，需要給一個范圍302.5K-303.5K之間。

c. 如果出口溫度tout<302.5K，則出口溫度較低，需要增加入口溫度tin。本例設置增加0.1K，增加幅度越小，控制范圍就越小，越接近303K。但計算時間可能越長。這就是公式前半部分的內容IF(tout<302.5[K],tin+0.1[K])

d. 當tout>303.5K時，說明出口溫度較高，tin需要減小0.1K。也就是說即使出口溫度tout不小于302.5K，也不能直接輸出值，還需要一步判斷語句。

e. 當tout不大于303.5K同時也不小于302.5K，也就是兩個if語句的判斷條件都不滿足時，說明此時的出口溫度符合范圍，tin也滿足要求。

f. 如果按照python這種編程語言，很容易理解。

g. 紅字的報錯信息只是說明無法畫出入口溫度的圖像，不影響表達式

2.4 計算驗證

按照上述公式輸入后，進行計算。檢測入口和出口的溫度，可以得到溫度曲線圖

入口溫度和出口溫度分別為

壁面溫度333K，出口溫度303K，入口溫度293K。確定入口流速？

答案：

IF(tout<302.5[K],vin-0.001[m/s],IF(tout>303.5[K],vin+0.001[m/s],vin))

此時出口溫度周期性波動，無法穩定。說明速度vin的變化量太大了

IF(tout<302.5[K],vin-0.0001[m/s],IF(tout>303.5[K],vin+0.0001[m/s],vin))

將變化量改小之后就可以穩定

文章來源：Fluent學習筆記