CFX之CEL语言介绍讲解

在CFX中，CFX表达式语言（CFX Expression Language ：CEL）作为一种解释性和说明性的语言嵌入到CFX中。利用CEL，用户可以提高分析模拟的功能，而不需要使用外部分离的Fortran子程序。

在ANSYS的CFX程序中，只要是可以输入值的地方就可以使用CEL表达式进行输入。

CEL的适用范围：

通过变量定义材料属性；

设定复杂的边界条件；

对于求解方程增加求解项。

用户也可以使用监测点功能，在求解过程中对于某个CEL表达式进行监测。

注意：

有些CEL表达式只能在ANSYS的CFX中使用，而不能使用在CFD的后处理中。任何在CFX前处理器中创建的CEL表达式并作为设计浏览器（Design Exploration）中的输出参数，在设计浏览器运行的过程中可能导致致命的错误；所以，若用户需要进行设计浏览，则需要在CFD-Post（后处理）中创建所需所有的设计变量。

本读本包含如下内容：

1、CEL基础。

2、CEL操作符，常量和表达式。

3、CEL的例子。

4、CEL技术细节。

1、CEL基础

值和表达式

利用CEL可以创建值变量和表达式。值变量可以是带量纲的，也可以是不带量纲的。例如下面这个最简单的不带量纲的变量：

b = 3.743

用户也可以创建具有量纲的变量，如下：

g = 9.81 [m s^-2]

在CFD计算过程中，变量的量纲是具有意义的，它们表征了质量，长度，时间，温度或者角度的信息。量纲也是理解值和表达式的基础概念之一。

在CEL中，值可以直接指定，也可以作为表达式的一部分。例如，用户可以使用两个值变量求和形成一个表达式：

= +

在本例中，用户可能希望将和相加并赋值给，若只是两个无量纲的变量进行相加用户不需要考虑量纲的问题；但是这两个变量具有量纲则需要考虑量纲的问题了。

表达式可以由之前已定义的表达式进行定义，例如：

= +

在CFX中进行表达式求值往往需要进行单位装换，在缺省状态下使用公制单位制（SI单位制），这样用户就可以使用任何自己的单位制了。

若某个表达式未设定自己的单位字符串，但是引用的变量中有的是具有单位的，则结果表达式的单位由引用的变量或表达式计算后的量纲所决定。例如：某个表达式引用了x坐标平方的倒数，则隐式的使用了长度的-2次方单位。

在表达式中使用定位符

在CFX模拟过程中，具有物理面和网格面的概念：

物理面：在CFX中表征物理边界条件的面称之为物理面；

网格面：在CFX中在几何拓扑结构中划分网格的面称之为网格面。

在模拟过程中，这两种类型的面可能占据完全不同的几何区域；然而，并不需要将物理面和网格面的名称完全区分开，这样只会在表达式使用过程中造成混淆。

为了避免混淆，在CFX使用“@”进行物理面和网格面的区分。若在面名称中找到了“@”定位符则表示是一个物理面；若未找到则在网格面的列表中进行查找。例如：“in1”既是一个物理面的名称，可能也是一个网格面的名称，则“@”表示使用的是一个物理面。

在CFX中，用户可以使用@REGION参数表示某个命名的面是网格面。例如，为了表示网格面in1，可以使用如下表达式：

@REGION:in1

注意：若定位符不是作为物理面或者网格面的表达式而出现，则该表达式无效。CEL语句

CEL语言是一种说明性的语言。用户使用表达式语句进行表达式的申明和定义，并和Fortran以及C语言进行表达式定义的相一致：

语句中必须包含如下内容：

The statement must consist of the following:

•一个数，量纲可选，用于定义一个常量。

•对于数学表达式，可能需要引用一个或者多个数学常量，变量，系统变量或者用户自定义的变量，并由+，-，*，/和^运算符进行连接，并用（）

定义运算的优先级，这些规则和传统的数学运算规则一致。

•对于关系表达式则包含关系运算符，一个或者多个数学常量或者从数学表示计算的结果，并由<=,<,==,!=,>.>=连接而成，并可以由可选的（）设

定运算优先级。

•对于逻辑表达式包含逻辑操作符，一个或者多个逻辑常量或者关系运算的结果，并通过！，&&，||连接而成，并可以由可选的（）设定运算优先级。使用常量

在表达式中使用常量并不需要预先定义，例如：可以使用x + 5 [m]进行表达式计算；或者用户也可以先定义一个常量b=5[m]，再创建一个表达式x+b。

逻辑常量值为false和true。逻辑表达式的计算结果为0或者1，分别对应false 和TRUE。

推荐用户使用常量进行表达式的定义，因为可能有多个表达式同时引用一个常量的情况，这样只需要修改常量表达式即可。

表达式参数

在CEL语言中，所有的数值均作为实数进行处理；并遵循如下从高到低的计算优先级顺序。

•指数运算：x^y。

•单操作数的取负运算：-x。

•乘除运算具有相同的优先级：x*y/z。

•加减运算：x+y-z。

逻辑运算和关系运算遵循如下从高到低的计算优先级顺序：

•非运算：!x。

•关系运算(<=, <, > and >=)：x >= y。

•关系运算(== and !=)：x != y。

•逻辑与运算：x && y。

•逻辑或运算：x || y。

多行表达式

多行表达式有时是十分有用的，尤其是对于复杂的表达式，可以使用多行创建用户需要的表达式。在CFX中可以创建多行表达式，每行需要用合适的分隔符进行分隔。

例如：用户需要表达式A + B/C，其中A，B和C都是复杂的表达式。在这种情况下，可以使用三行进行表达式的书写：

A +

B

/ C

注意：第一行表达式A书写完成后用+结束，表达式B写在单独的一行上，而表达式C用/开头。一旦表达式书写完成，他将出现在表达式定义的列表中