【AICFD案例教程】電子機箱風冷散熱分析


AICFD是由天洑軟件自主研發(fā)的通用智能熱流體仿真軟件,用于高效解決能源動力、船舶海洋、電子設備和車輛運載等領域復雜的流動和傳熱問題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結果處理完整仿真分析流程,幫助工業(yè)企業(yè)建立設計、仿真和優(yōu)化相結合的一體化流程,提高企業(yè)研發(fā)效率。

一、概 要

1)案例描述

本案例針對電子機箱強迫風冷的 熱仿真分析,該模型前側布有兩個進口,后側為出口,機箱內(nèi)布置有PCB板,板卡上有散熱器和各類芯片。使用湍流模型和熱源模型對機箱內(nèi)芯片散熱進行熱仿真分析。

2)網(wǎng)格

整體網(wǎng)格為四面體網(wǎng)格單元的非結構網(wǎng)格,網(wǎng)格數(shù)量289萬。

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圖1-1 網(wǎng)格模型

3)計算條件

物理模型:不可壓;湍流模型:SST k-omega;數(shù)值格式:二階迎風;風速:2m/s;熱源:功率熱源8個,共計31.5W。

二、網(wǎng) 格

1)新建工程

① 啟動AICFD 2023R2;

② 選擇 文件>新建,新建工程,選擇工程文件路徑,設置工程文件名,點擊“確定”。

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圖2-1 AICFD窗口

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圖2-2 新建工程

2)網(wǎng)格導入

單擊菜單欄網(wǎng)格>導入網(wǎng)格,導入外部生成的計算域網(wǎng)格。

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【AICFD案例教程】電子機箱風冷散熱分析的圖5
圖2-3  網(wǎng)格導入

3)網(wǎng)格質量檢查

單擊菜單欄 網(wǎng)格>網(wǎng)格質量,檢查網(wǎng)格質量。

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圖2-4 網(wǎng)格質量檢查

三、求解設置

1)求解模型

雙擊 求解>求解模型,設置湍流模型。本案例為穩(wěn)態(tài)計算,采用不可壓縮流,湍流模型采用SSTk-omega模型。

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圖3-1  模型設置

右擊 材料>添加材料,MaterialType選擇Gas,新建材料,修改介質物性參數(shù),如圖3-2所示;

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圖3-2 材料選擇

右擊 材料>添加材料,MaterialType選擇Solid,新建材料,修改介質物性參數(shù),如圖3-3所示。

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圖3-3 材料選擇

右擊 材料>添加材料,MaterialType選擇Solid,新建材料,修改介質物性參數(shù),如圖3-4所示;

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圖3-4 材料選擇

右擊 材料>添加材料,MaterialType選擇Solid,新建材料,修改介質物性參數(shù),如圖3-5所示。

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圖3-5 材料選擇

2)計算域

① 雙擊求解>流動分析>計算域>Domain-AGP-MOLD_2_1_MATPOINT,在計算域設置窗口中類型選擇“SolidDomain”,材料選擇“Xinpian”,然后點擊“下一步”,在打開的流體模型窗口點擊“確定”,將網(wǎng)格分配到計算域;

② 同上設置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;

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圖3-6 分配計算域

③ 雙擊求解>流動分析>計算域>Domain-AGP_HEATSINK_1_1_MATPOINT,在計算域設置窗口中類型選擇“SolidDomain”,材料選擇“AI1”,然后點擊“下一步”,在打開的流體模型窗口點擊“確定”,將網(wǎng)格分配到計算域;

④ 同上設置Domain-CASING_5_1_MATPOINT;

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圖3-7  分配計算域

⑤ 雙擊求解>流動分析>計算域>Domain-AIR-FLUID,在計算域設置窗口中類型選擇“FluidDomain”,材料選擇“AirC1”,然后點擊“下一步”,在打開的流體模型窗口點擊“確定”,將網(wǎng)格分配到計算域

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圖3-8 分配計算域

⑥ 雙擊求解>流動分析>計算域>Domain-BOARD_3_1_MATPOINT,在計算域設置窗口中類型選擇“SolidDomain”,材料選擇“PCB”,然后點擊“下一步”,在打開的流體模型窗口點擊“確定”,將網(wǎng)格分配到計算域;

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圖3-9  分配計算域

3)邊界條件

分別設置Inlet和Outlet,需要分別設置邊界名稱、邊界類型、邊界條件和數(shù)值,如圖所示;

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圖3-10  入口定義

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圖3-11  出口定義

設置Wall的邊界條件,需要分別設置邊界名稱、邊界類型和邊界條件,如圖所示。

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圖3-12  壁面定義

4)求解參數(shù)設置

雙擊求解>流動分析>交界面>Interfaces,查看自動識別的交界面。

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圖3-13  交界面設置

右擊求解>流動分析>熱模型,單擊插入對象>熱源,設置8個熱源;

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圖3-14 熱源設置

右擊求解>流動分析>熱模型,單擊插入對象>熱源,設置8個熱源;

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圖3-15 熱源設置

雙擊 求解>求解設置,設置計算方法,包括差分方法等;

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圖3-16 求解參數(shù)設置

雙擊 求解>求解控制,設置求解器啟停條件,迭代步數(shù)等;

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圖3-17  求解參數(shù)設置

右擊報告表>流量&能量報告,點擊熱通量,設置監(jiān)控進出口熱流量,點擊應用,完成監(jiān)控設置。

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圖3-18  監(jiān)控設置

四、初始化及求解計算

1)殘差曲線與監(jiān)控變量

雙擊 監(jiān)控>殘差曲線,選擇查看監(jiān)控曲線。

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圖4-1 監(jiān)控曲線選擇

2)初始流場設置

① 雙擊 求解>初始化,設置初始流場;

② 選擇菜單欄 求解>初始化,初始化流場。

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圖4-2  初始化設置
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圖4-3  初始化流場

3)求解計算

選擇菜單欄 求解>求解>直接求解>串行,開始計算。

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圖4-4  運行求解器

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圖4-5  選擇求解模式

五、后處理

1)監(jiān)控曲線

查看殘差曲線。

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圖5-1  殘差曲線

2)數(shù)據(jù)讀取

雙擊樹節(jié)點報告>體積分報告,設置變量參數(shù),選取域列表,單擊應用,讀取固體域溫度,可以讀取溫度具體數(shù)值。

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【AICFD案例教程】電子機箱風冷散熱分析的圖41
圖5-2  能量報告

3)求解結果更新及導入

單擊菜單欄 求解>可視化結果,實現(xiàn)可視化求解結果更新,現(xiàn)版本計算完成后自動進行可視化求解結果。

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圖5-3  結果更新

4)可視化結果

① 溫度云圖

單擊菜單欄后處理>云圖,選取位置域和變量參數(shù),設置等級參數(shù)256,點擊應用,讀取固體域溫度云圖,可以看到該工況下,機箱內(nèi)部固體域的散熱情況。

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圖5-4 壓力云圖

② 速度矢量圖

單擊菜單欄后處理>矢量圖,設置流場速度矢量圖,可以看到該工況下,機箱內(nèi)部流體域的速度矢量。

【AICFD案例教程】電子機箱風冷散熱分析的圖44

圖5-5 速度矢量圖

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