在现代工程设计中，模拟技术已经成为了一个不可或缺的部分。ANSYS所提供的各类模拟工具被广泛应用在电子产业、汽车产业、航空产业、生物医疗产业、能源产业、建筑与基础设施产业等许多领域。在这些产业中，ANSYS的模拟工具能够协助工程师们优化设计、减少产品开发周期、提高生产效率，以及确保产品质量与安全性。

而PyANSYS则是基於Python语言的ANSYS介面套件，能够实现Python和ANSYS模拟工具的无缝整合。本文介绍PyANSYS的概念和应用，让读者了解如何在模拟中使用Python和PyANSYS来提高效率 。

图一 : PyANSYS则是基於Python语言的介面套件。

模拟设计及分析自动化

手动设置工程模拟软体通常需要使用者手动设定模拟场景、物理叁数、边界条件等，并且需要用户手动调整和检查输入叁数，以确保输入的数据符合实际情况。这种方式的优点是使用者可以根据自己的经验和知识进行更细节的调整和设置，但缺点是操作耗时，并且易於出现设置错误。

而透过程式脚本设置模拟软体可以通过程式脚本来自动化设置和执行模拟，大大减少了手动调整和检查的时间，并且可以更快速地进行模拟实验。这种方式的优点是自动化程度高、节省时间，并可以将模拟软体的成本效益发挥到最大。前提是需要使用者具备一定的编程知识和技能，并且在设计脚本时需要考虑更多的细节。

Python编程语言

Python是一种高阶程式语言，拥有简洁易懂的语法，能够帮助使用者快速开发并测试原型，进而提高效率。Python也有许多的科学库和扩充工具，让使用者能够进行复杂的科学计算和数据分析。

在科学和工程领域中，Python已经成为主流语言之一，因为它可以帮助工程师和科学家快速开发和测试各种算法和模型。Python也有丰富的数据分析工具，例如NumPy、SciPy、pandas和Matplotlib等，让使用者能够轻松地进行数据分析和视觉化。

内建API与PyANSYS差异

API是应用程式介面（Application Programming Interface）的缩写，是软体设计中常用的一种技术。API是软体系统提供的一套介面，开发者可以使用这些介面来造访软体的功能、数据或服务。API是原生的、面向软体的介面，开发者使用API写的程式码主要是在软体内部执行，无法与其他模组结合。

PyANSYS是一个用Python语言编写套件的总称，它针对不同模拟工具提供了一系列函式和类别，用於操作ANSYS软体。这些函式和类别可以让开发者像在一般的整合开发环境当中，像使用一般Python模组一样透过函式呼叫来操控模拟软体。这样的设计让使用者可以更灵活地控制和管理软体，同时也可以将PyANSYS与其他Python科学模组结合使用，进一步扩展其功能。

PyANSYS的开发套件

PyAnsys是一个基於Python语言的ANSYS介面套件，可以实现Python和ANSYS的无缝整合，并提供多个Python套件，包括PyAEDT、PyDPF、PyFluent、PyMAPDL等，用於使用ANSYS产品进行数值模拟和後处理。PyAnsys的优势在於它提供了一个更加简单、高效、灵活的ANSYS使用方式，同时也方便了开发者进行自定义开发和二次开发。

PyAnsys针对不同模拟软体提供不同套件。这些套件包括：

*PyAEDT：用於操作Ansys Electronic Desktop的Python介面

*PyDPF-Core：用於建立更高级和自定义工作流程的Python介面，以操作DPF（数据处理架构）

*PyDPF-Post：用於操作DPF的後处理工具箱，以操纵和转换模拟数据的Python介面

*PyFluent：用於操作Ansys Fluent的Python介面

*PyMAPDL：用於操作Ansys MAPDL（机械应用程序载荷分布）的Python介面

*PyMotorCAD：用於操作Ansys Motor-CAD的Python介面

*PyPrimeMesh：用於操作Ansys Prime Server的Python介面，该伺服器提供核心Ansys网格技术

*PySeascape：用於与Ansys RedHawkSC和TotemSC通讯的Python介面

*PyTwin：用於与Ansys数位分身工作流程进行通讯的Python介面

图二 : PyANSYS主要的开发套件

开发环境安装及设置

Python环境下载及安装

前往Python官方网站（https://www.python.org/）下载最新的Python安装档案。下载後，执行安装档案并按照指示进行安装。安装完成後，可以在终端机或命令提示字元中输入python指令进行测试，如果出现Python的版本号，则表示安装成功。

PyANSYS的安装

在使用PyAnsys之前，需要先安装相应的套件并安装本地的Ansys产品。安装PyAnsys可以通过pip指令进行，例如：

pip install pyaedt

开发环境安装

IDE是整合开发环境（Integrated Development Environment）的缩写，是指一种软体开发工具，可以帮助程序员进行软件开发，包括编辑代码、调试、运行代码、自动完成等功能。IDE通常包括代码编辑器、调试器、编译器、构建工具和其他辅助工具，以提高开发效率和代码质量。

以下是一些常用的Python IDE：

*PyCharm：这是一个由JetBrains开发的全功能Python IDE，支持代码自动完成、调试、测试、版本控制等功能。它有一个免费的社区版和一个付费的专业版。

*Visual Studio Code：这是一个由Microsoft开发的开源IDE，支持Python和其他许多编程语言。它有一个丰富的扩展库，可以添加许多功能，例如代码自动完成、调试、Git集成等。

*Spyder：这是一个基於Python的科学研究开发环境，特别针对数据科学和数值计算。它包括代码编辑器、控制台、变量浏览器和一些数据可视化工具。

编程实例

这段程式码是使用Python语言，利用pyaedt套件来建立和模拟一个偶极子天线设计。可以直接在IDE当中运行。

首先，程式码使用指定的AEDT版本来建立一个Hfss物件。接着，设定材料和材料的特性。然後，建立一个长度为10毫米的圆柱体作为导体的天线。同时，在天线的两端分别建立一个长度为10毫米的圆柱体，作为导体的延伸。

接着，建立一个平面并连接天线，使其成为端囗。然後，建立一个开放区域并定义频率。最後，建立一个设置并设定相关叁数，例如最大 Delta S 和最大 Passes。

接下来，建立一个频率扫描和分析天线的反射损耗。最後，将分析结果绘制成图表，并将图片保存到指定位置。最後，关闭专案。

图三 : 频率扫描和分析天线的反射损耗分析

图四 : 建立一个频率扫描和分析天线的反射损耗。最後将分析结果绘制成图表。

总结

PyANSYS是一个用於与ANSYS工程软体进行交互的Python模组。主要特点和功能：

*可以在Python中设置和运行ANSYS结构分析、热分析、电磁分析等模拟

*可以对ANSYS模拟的结果进行後处理，例如读取、绘图、剖析等

*可以将PyANSYS与其他Python模块进行整合，例如numpy、scipy、matplotlib等，从而进行更进一步的分析和处理

*可以从PyANSYS中提取数据并进行其他应用，例如统计分析、机器学习等

*支持多种後处理格式，例如CSV、VTK、PLY、OBJ等

总的来说，PyANSYS提供一个方便而强大的工具，可以帮助工程师和科学家利用Python进行模拟工作及资料分析，并通过後处理提取有用的数据。

（本文作者林呜志为ANSYS技术专家）