AICFD是由天洑軟件自主研發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，幫助工業企業建立設計、仿真和優化相結合的一體化流程，提高企業研發效率。

一、概 要

1）案例描述

本案例針對功率模塊進行流熱固耦合仿真。

① 模型簡化：選取整個模型1/6，基板下側增加水冷盤管和水路；

② 載荷：考慮芯片(每塊體積為25.35 mm^3)的產生的焦耳熱，總功耗均分到每個芯片中，施加體積熱源。案例最后可查看溫度分布和速度流線圖。

③ 邊界條件：水側對流換熱，入口速度8m/s。

2）網格

一階四面體網格，單元數8779036，節點數2233260。

二、網 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”。

2）網格導入

單擊菜單欄網格>導入網格，導入外部生成的計算域網格。

3）網格質量檢查

單擊菜單欄 網格>網格質量，檢查網格質量。

三、求解設置

1）求解模型

雙擊 求解>求解模型，設置湍流模型。本案例為穩態計算，采用不可壓縮流，湍流模型采用Standardk-epsilon模型。

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

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

2）計算域

① 雙擊 求解> 流動分析> 計算域> Domain-AL1_1_1_MATPOINT，在計算域設置窗口中類型選擇“Solid Domain”，材料選擇“Aluminum”，然后點擊“下一步”，在打開的流體模型窗口點擊“確定”，將網格分配到計算域；

② 同上設置Domain-AL2_2_1_MATPOINT、Domain-AL3_1_3_1_MATPOINT、Domain-AL4_1_1_1_MATPOINT、Domain-AL5_1_19_1_MATPOINT、Domain-AL6_1_27_1_MATPOINT、Domain-PIPE-CU_43_1_MATPOINT；

③ 雙擊 求解> 流動分析> 計算域> Domain-BASEPLATE-CU_35_1_MATPOINT，在計算域設置窗口中類型選擇“Solid Domain”，材料選擇“Copper”，然后點擊“下一步”，在打開的流體模型窗口點擊“確定”，將網格分配到計算域；

④ 同上設置Domain-CU1-1_36_1_MATPOINT、Domain-CU1-2_37_1_MATPOINT、Domain-CU1-3_38_1_MATPOINT、Domain-CU1-4_39_1_MATPOINT、Domain-CU1-5_40_1_MATPOINT、Domain-CU2_41_1_MATPOINT；

⑤ 雙擊求解>流動分析>計算域>Domain-DBC_42_1_MATPOINT，在計算域設置窗口中類型選擇“SolidDomain”，材料選擇“DBC”，然后點擊“下一步”，在打開的流體模型窗口點擊“確定”，將網格分配到計算域；

⑥ 雙擊求解>流動分析>計算域>DIODE1_44_1_MATPOINT，在計算域設置窗口中類型選擇“SolidDomain”，材料選擇“SI”，然后點擊“下一步”，在打開的流體模型窗口點擊“確定”，將網格分配到計算域；

⑦ 同上設置Domain-DIODE2_45_1_MATPOINT、Domain-IGBT3_46_1_MATPOINT、Domain-IGBT4_47_1_MATPOINT、Domain-IGBT5_48_1_MATPOINT、Domain-IGBT6_49_1_MATPOINT；

⑧ 雙擊 求解>流動分析>計算域>Domain-FLUID-WATER，在計算域設置窗口中類型選擇“FluidDomain”，材料選擇“Water”，然后點擊“下一步”，在打開的流體模型窗口點擊“確定”，將網格分配到計算域；

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、邊界條件和數值，如圖所示；

設置所有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。

4）求解參數設置

雙擊求解>流動分析>交界面>Interfaces，查看自動識別的交界面。

右擊 求解> 流動分析> 熱模型，單擊 插入對象> 熱源，設置6個熱源；

右擊 求解> 流動分析> 熱模型，單擊 插入對象> 熱源，設置6個熱源；

雙擊 求解>求解設置，設置計算方法，包括差分方法等；

雙擊 求解>求解控制，設置求解器啟停條件，迭代步數等；

四、初始化及求解計算

1）殘差曲線與監控變量

雙擊 監控>殘差曲線，選擇查看監控曲線。

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。

3）求解計算

選擇菜單欄 求解>求解>直接求解>串行，開始計算。

五、后處理

1）監控曲線

查看殘差曲線。

2）求解結果更新及導入

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

3）可視化結果

① 壓力云圖

單擊菜單欄后處理>云圖，選取位置域和變量參數，設置等級參數256，點擊應用，讀取溫度云圖，可以看出芯片最高溫度可達342K，水冷管入口流體溫度在295K。

② 速度流線圖

單擊菜單欄后處理>流線圖，設置管道流場速度流線圖，可以看到流體流向，流體沿水冷管流動，最高速度可達9.86m/s。