Fluent表达式详解

什么是Fluent Expressions？

• 是一种基于Python的解释型的声明式语言
  
• 功能
  
• 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
  
• 由数值、变量、操作符、函数组成的可以返回一定值的字符串
  
• Vmax（5.0exp(t-0.3[s]/2.8[s])
• 返回的数据类型可以是数字、场、布尔值
• 2 * StaticPressure; 当它在一个域上进行计算时, 它返回域 (Zone) 的场
• average (2 * staticPressure, ["inlet"]); 返回一个具体的实数值
• 表达式的值可以是一个实数、整数、布尔数或Quantities
  
• Quantities是一个带有量纲的实数。[]
  
• 例如：23.0[Pa Kg^-3s]
• 需要进行单位的指定

单位的指定

-数据的量纲用单位或单位的组合 定义。例如:

• 质量的单位可以是: [kg], [g], [lb]
• 压力的单位可以是: [atm], [ \left[\mathrm{m}^{\wedge}-2\right],[\mathrm{Pa}]
• 单位字符串的形式一般为 [multiplier| unit|^power]
• multiplier是一个倍乘数, 例如: mega, pico, centi等
• unit是单位, 例如: k g, m, J ,等
• power是指数 －整个单位字符串必须用方括号包围, [...]。

-单位的声明需服从如下规则:

• 必须包含一个或多个unit
• 独立的unit必须用一个或多个空格分割
• multiplier和power不是必需的
• 可以使用缩写形式的multiplier。n(nano), \mu (micro), c(centi), k(kilo), m(milli), \mathrm{M}( mega), G(giga)
• Power以^代替。不支持使用/，所以必须使用负指数，如 [kg \left.\mathrm{m}^{\wedge}-3\right] 。但是, 可以使用/unit, 如 \mathrm{m} / \mathrm{s}
• 不能以量纲术语 (例如：mass, length, time, temperature, angle) 给定单位。但\mathrm{Pa} 和J可以接受
• 单位字符串大小写敏感。例如Kg和KG是无效的
• 

单位的验证

• 如输入单位与物理量所需的单位不一致, 软件会弹出对话框进行提示
• Fluent会自动验证表达式的单位并给出警告
• 例如: 1 [cm] + TotalPressure
• Fluent会给出警告。因为二者单位不一致
• 例外: 缺失括弧有可能不报警。例如: Area(["inlet"]) vs Area["inlet"]
  
• Fluent允许同一个表达式内使用不同的单位系统
• 例如: 1 [atm] + 200[\mathrm{~Pa}]

操作符、数值和函数

• 操作符
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• 条件运算
• 
• 数值
• 表达式内的数值可以是实数、整形数、布尔值或Quantities
  
• 双曲函数、数学函数、归约、三角函数
• 矢量的分量可通过后缀. x, . y, . z 获得, 模可以后缀.mag获得 -IF语句
• IF( , <true_value > , <false_value > )

表达式创建

• 直接创建
• 

• 生成Named Experssions
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• 表达式相关条件（Contest Specification）指定
• 在多组分/多相系统中，大量的值是与组分/相相关的
• 例如：MassFracion（species="co2",phase="smoke")

案例1：抛物线型进口速度分布

• 定义Named Expression为 umax =0.2[\mathrm{~m} / \mathrm{s}] ，表示进口周线上最大速度
• 定义 Named Expression为 Radius =\operatorname{sqrt}\left(\right. Area \left.\left(\left[{ }^{\prime} i^{\prime \prime}\right]\right)\right) / \mathrm{PI} ，表示管径
• 定义 Named Expression为 radius =\operatorname{sqrt}\left(x^{* } 2+z^{ *} 2\right) ，表示当地半径
• 定义 Named Expression为 uprofile =\operatorname{umax}^{*}(1- (radius/Radius) * * 2 )
• 将uprofile指定为进口速度
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