【AICFD案例操作】水冷板散热分析

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

本案例为水冷板散热，冷板内部流道为单根水道。右侧进水，左侧出水，在入口流速为0.2m/s，液体温度为25℃条件下进行了散热的数值模拟，在案例最后可以看到结果温度云图。

2）网格

整体网格为四面体网格单元为主的非结构网格，网格数量319万。

图1-1 网格模型

3）计算条件

求解模型：Laminar

介质：流动工质采用水、冷板材料采用铝、热源材料采用硅

边界条件：入口流速为0.2m/s，水温为25K；热源1热量为40W，热源2热量为60W。

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，设置模型。本案例为稳态计算，采用不可压缩流，采用层流模型。

图3-1 模型设置

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图3-2 材料选择

右击 材料>添加材料，Material Type选择Liquid，新建材料，修改介质物性参数，如图3-3所示；

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图3-3 材料选择

2）计算域

① 双击 求解>流动分析>计算域>Domain-COLD_ZONE，在计算域设置窗口中类型选择“SolidDomain”，材料选择“Aluminum”，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3-4 分配计算域

② 双击 求解> 流动分析> 计算域>Domain-HEAT1ZONE，在计算域设置窗口中类型选择“SolidDomain”，材料选择“silicon”，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 同上设置Domain-HEAT2ZONE；

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图3-5 分配计算域

④ 双击 求解>流动分析>计算域>Domain-PIPE_ZONE，在计算域设置窗口中类型选择“FulidDomain”，材料选择“yierchun”，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3-6  分配计算域

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3-7  入口定义

图3-8  出口定义

图3-9  壁面定义

图3-10  交界面设置

4）求解参数设置

右击 求解> 流动分析> 热模型，单击 插入对象> 热源，设置2个热源；

图3-11 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3-12 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3-13 求解参数设置

右击 报告表>面积分报告 ，设置监控进出口热流量。

图3-14 求解参数设置

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>并行，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>面积分报告，设置变量参数，选取域列表中目标部件，点击应用，读取进出口温度数据。

图5-2  流量报告

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，读取表面温度云图，可以看到温度由热源处向外递减。

图5-4 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，读取管道温度云图，可以看到流体经过管道后 温度升高。

图5-5 温度云图