【AICFD案例操作】电子机箱风冷散热分析

AICFD是由天洑软件自主研发的通用智能热流体仿真软件，用于高效解决能源动力、船舶海洋、电子设备和车辆运载等领域复杂的流动和传热问题。软件涵盖了从建模、仿真到结果处理完整仿真分析流程，帮助工业企业建立设计、仿真和优化相结合的一体化流程，提高企业研发效率。

1）案例描述

本案例针对电子机箱强迫风冷的热仿真分析，该模型前侧布有两个进口，后侧为出口，机箱内布置有PCB板，板卡上有散热器和各类芯片。使用湍流模型和热源模型对机箱内芯片散热进行热仿真分析。

2）网格

整体网格为四面体网格单元的非结构网格，网格数量289万。

图1-1 网格模型

3）计算条件

物理模型：不可压；湍流模型：SST k-omega；数值格式：二阶迎风；风速：2m/s；热源：功率热源8个，共计31.5W。

1）新建工程

① 启动AICFD 2023R2；

② 选择 文件>新建，新建工程，选择工程文件路径，设置工程文件名，点击“确定”。

图2-1 AICFD窗口

图2-2 新建工程

2）网格导入

单击菜单栏网格>导入网格，导入外部生成的计算域网格。

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图2-3  网格导入

3）网格质量检查

单击菜单栏 网格>网格质量，检查网格质量。

图2-4 网格质量检查

1）求解模型

双击 求解>求解模型，设置湍流模型。本案例为稳态计算，采用不可压缩流，湍流模型采用SSTk-omega模型。

图3-1  模型设置

图3-2 材料选择

右击 材料>添加材料，MaterialType选择Solid，新建材料，修改介质物性参数，如图3-3所示。

图3-3 材料选择

右击 材料>添加材料，MaterialType选择Solid，新建材料，修改介质物性参数，如图3-4所示；

图3-4 材料选择

右击 材料>添加材料，MaterialType选择Solid，新建材料，修改介质物性参数，如图3-5所示。

图3-5 材料选择

2）计算域

① 双击求解>流动分析>计算域>Domain-AGP-MOLD_2_1_MATPOINT，在计算域设置窗口中类型选择“SolidDomain”，材料选择“Xinpian”，然后点击“下一步”，在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域；

② 同上设置Domain-BRIDGE_MOLD_4_1_MATPOINT、Domain-DDR_1_1_MATPOINT、Domain-DDR_2__6_1_MATPOINT、Domain-DDR_3__7_1_MATPOINT、Domain-DDR_4__8_1_MATPOINT、Domain-LARGE-FLASH_10_1_MATPOINT、Domain-SMALL-FLASH_11_1_MATPOINT；

图3-6 分配计算域

③ 双击求解>流动分析>计算域>Domain-AGP_HEATSINK_1_1_MATPOINT，在计算域设置窗口中类型选择“SolidDomain”，材料选择“AI1”，然后点击“下一步”，在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域；

④ 同上设置Domain-CASING_5_1_MATPOINT；

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图3-7  分配计算域

⑤ 双击求解>流动分析>计算域>Domain-AIR-FLUID，在计算域设置窗口中类型选择“FluidDomain”，材料选择“AirC1”，然后点击“下一步”，在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域。

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图3-8 分配计算域

⑥ 双击求解>流动分析>计算域>Domain-BOARD_3_1_MATPOINT，在计算域设置窗口中类型选择“SolidDomain”，材料选择“PCB”，然后点击“下一步”，在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域；

3）边界条件

分别设置Inlet和Outlet，需要分别设置边界名称、边界类型、边界条件和数值，如图所示；

图3-10  入口定义

图3-11  出口定义

图3-12  壁面定义

4）求解参数设置

双击求解>流动分析>交界面>Interfaces，查看自动识别的交界面。

图3-13  交界面设置

右击求解>流动分析>热模型，单击插入对象>热源，设置8个热源；

图3-14 热源设置

右击求解>流动分析>热模型，单击插入对象>热源，设置8个热源；

图3-15 热源设置

双击 求解>求解设置，设置计算方法，包括差分方法等；

图3-16 求解参数设置

双击 求解>求解控制，设置求解器启停条件，迭代步数等；

图3-17  求解参数设置

右击报告表>流量&能量报告，点击热通量，设置监控进出口热流量，点击应用，完成监控设置。

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图3-18  监控设置

1）残差曲线与监控变量

双击 监控>残差曲线，选择查看监控曲线。

图4-1 监控曲线选择

2）初始流场设置

① 双击 求解>初始化，设置初始流场；

② 选择菜单栏 求解>初始化，初始化流场。

图4-2  初始化设置

图4-3  初始化流场

3）求解计算

选择菜单栏 求解>求解>直接求解>串行，开始计算。

图4-4  运行求解器

图4-5  选择求解模式

1）监控曲线

查看残差曲线。

图5-1  残差曲线

2）数据读取

双击树节点报告>体积分报告，设置变量参数，选取域列表，单击应用，读取固体域温度，可以读取温度具体数值。

图5-2  温度报告

3）求解结果更新及导入

单击菜单栏 求解>可视化结果，实现可视化求解结果更新，现版本计算完成后自动进行可视化求解结果。

图5-3  结果更新

4）可视化结果

① 温度云图

单击菜单栏后处理>云图，选取位置域和变量参数，设置等级参数256，点击应用，读取固体域温度云图，可以看到该工况下，机箱内部固体域的散热情况。

图5-4 压力云图

② 速度矢量图

单击菜单栏后处理>矢量图，设置流场速度矢量图，可以看到该工况下，机箱内部流体域的速度矢量。

图5-5 速度矢量图