عبارت‌نویسی مرز توسعه‌یافته در ANSYS Fluent

در ANSYS Fluent، «عبارت‌نویسی مرز توسعه‌یافته» به حالتی اشاره دارد که شرایط مرزی (Boundary Conditions) به‌صورت تابع، رابطه ریاضی یا عبارت وابسته به فضا، زمان یا متغیرهای جریان تعریف می‌شوند؛ نه صرفاً مقادیر ثابت. این روش برای شبیه‌سازی‌های واقع‌گرایانه و پیشرفته بسیار حیاتی است.

۱. مفهوم مرز توسعه‌یافته (Advanced / Profile-based Boundary)

در Fluent، شرایط مرزی توسعه‌یافته زمانی استفاده می‌شوند که:

  • مقدار مرز ثابت نیست
  • به زمان (t) وابسته است
  • به مختصات مکانی (x، y، z) وابسته است
  • تابعی از کمیت‌های جریان مانند سرعت، دما یا فشار است

مثال‌ها:

  • سرعت ورودی با تغییرات زمانی (جریان پالسی)
  • شار حرارتی وابسته به دما
  • پروفیل غیریکنواخت سرعت در ورودی

۲. روش‌های عبارت‌نویسی شرایط مرزی در Fluent

۲–۱. استفاده از Expression Editor (Expr)

در نسخه‌های جدید Fluent، می‌توان مستقیماً در بخش Boundary Conditions عبارت نوشت.

ویژگی‌ها:

  • بدون نیاز به کدنویسی
  • مناسب تغییرات زمانی ساده
  • دسترسی به time و مختصات مکانی

۲–۲. استفاده از Profile (خواندن داده از فایل)

برای اعمال مقدار متغیر در نقاط مختلف یک مرز:

  • فایل پروفیل با فرمت .prof
  • تعریف مقدار برحسب مختصات

مثال کاربرد:

  • پروفیل سرعت غیر یکنواخت
  • توزیع دما روی دیواره

۲–۳. استفاده از UDF (User Defined Function) ✅ حرفه‌ای‌ترین روش

وقتی روابط پیچیده‌تر باشند، از UDF به زبان C استفاده می‌شود.

ویژگی‌ها:

  • وابستگی به زمان، فضا و متغیرهای حل
  • بیشترین انعطاف
  • مناسب LES، RSM، جریان‌های ناپایا

۳. پارامترهای قابل استفاده در عبارت‌نویسی

در Expression و UDF می‌توان از موارد زیر استفاده کرد:

  • time یا CURRENT_TIME
  • x, y, z (مختصات)
  • سرعت، دما، فشار
  • مشتقات و توابع ریاضی (sin, cos, exp)

4. نکات مهم و خطاهای رایج

  • تطابق واحدها حتماً بررسی شود
  • برای مسائل ناپایا، Time Step مناسب انتخاب شود
  • در UDF حتماً از Compile (نه Interpret) برای مسائل پیچیده استفاده شود
  • در شبکه‌های چرخان، حتماً چارچوب مرجع بررسی گردد

5. چه زمانی از هر روش استفاده کنیم؟

روش کاربرد
Expression ساده، وابسته به زمان
Profile توزیع مکانی از داده واقعی
UDF پیچیده، وابسته به چند متغیر

جمع‌بندی

عبارت‌نویسی مرز توسعه‌یافته در ANSYS Fluent ابزاری قدرتمند برای شبیه‌سازی شرایط واقعی جریان، انتقال حرارت و دینامیک سیالات است. بسته به پیچیدگی مسئله، می‌توان از Expression، Profile یا UDF استفاده کرد تا شرایط مرزی دقیق و انعطاف‌پذیر تعریف شوند.

کلیدواژه ها : ANSYS Fluent-شرایط مرزی-عبارت نویسی-Advanced Boundary Conditions-Expression Editor-UDF-Profile-جریان ناپایا-پروفیل سرعت-شار حرارتی