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(jié)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(jié)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

AI預測是軟件的特色模塊之一，可以解決工業(yè)仿真設計空間探索的時效問題。本案例針對某PCB板，對入口速度為3m/s、溫度為280K時進行數(shù)值預測。預測結(jié)果見后處理-結(jié)果對比。

2）網(wǎng)格

整體網(wǎng)格為四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量11萬。

圖1-1 網(wǎng)格模型

3）計算條件

入口速度：3 m/s；出口靜壓：0Pa；湍流模型：Laminar；介質(zhì)：空氣，參考溫度（Ref.temperature）：24.86℃；樣本數(shù)：50。

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”。

圖2-1 AICFD窗口

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。

圖2-3 網(wǎng)格導入

3）網(wǎng)格質(zhì)量檢查

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

圖2-4 網(wǎng)格質(zhì)量檢查

三、求解設置

1）求解模型

雙擊 求解>求解模型，設置模型。本案例為穩(wěn)態(tài)計算，采用不可壓縮流，采用層流模型。

圖3-1 模型設置

選擇 求解> 材料，雙擊“Air at 25C”，選擇Material Properties，確認介質(zhì)物性參數(shù)，如圖3-2所示。

圖3-2 材料參數(shù)

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

圖3-3 材料參數(shù)

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

圖3-4 材料參數(shù)

2）計算域

① 雙擊 求解>流動分析>計算域>Domain-HS01_900MW_2_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(wǎng)格分配到計算域；

② 同上設置Domain-HS02_350MW_1_1_MATPOINT；

圖3-5 分配計算域

③ 雙擊 求解> 流動分析> 計算域> Domain-PCB_3_1_MATPOINT，在計算域設置窗口中類型選擇“Solid Domain”，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；

圖3-6 分配計算域

④ 雙擊 求解> 流動分析> 計算域> Domain-WALL_4_1_MATPOINT，在計算域設置窗口中類型選擇“Solid Domain”，材料選擇“Air at 25C”，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；

圖3-7 分配計算域

3）邊界條件

設置Wall的邊界條件，需要展開邊界列表，選擇面，分別設置邊界名稱、邊界類型、邊界條件和數(shù)值，如圖所示。

圖3-8 壁面定義

設置Inlet和Outlet，右擊 邊界條件> 插入邊界條件，新建邊界條件，選擇面,分別設置邊界名稱、邊界類型、邊界條件和數(shù)值，如圖所示；

圖3-9 入口定義

圖3-10 出口定義

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；

圖3-11 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2個熱源；

圖3-12 交界面設置

雙擊 求解>求解設置 ，設置求解方程參數(shù)，包括差分方法等；

圖3-13 求解方程參數(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。

圖3-14 求解參數(shù)設置

四、初始化及求解計算

1）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。

圖4-1 初始化設置

圖4-2 初始化流場

2）求解計算

選擇菜單欄求解>求解>生成AI樣本，開始設置樣本空間；

圖4-3 運行求解器

圖4-4 設置預測變量

① 在彈出的AI樣本設置界面，設置溫度預測范圍為（250-330），設置速度預測范圍為（1-10）。單擊樣本處理，生成樣本數(shù)，如圖所示；

② 點擊開始，開始計算。

圖4-5 設置預測范圍

圖4-6 生成樣本數(shù)

五、后處理

1）模型訓練

① 計算完成后，單擊“是”開始訓練；

② 訓練完成后，單擊“確定”，確認訓練完成，單擊“關閉”按鈕退出當前對話框，如圖所示；

圖5-1 模型訓練

③ 雙擊 求解>求解模型，打開AI預測開關，輸入值：280和3；

④ 單擊應用按鈕，程序自動加載預測結(jié)果，如圖所示。

圖5-2 結(jié)果預測

⑤ 當前版本支持計算樣本添加，操作如下：

⑥ 點擊導入樣本，跳出彈窗；

⑦ 選擇添加樣本所在工程文件路徑下aidata>predict> result.proj文件，點擊確定，完成樣本添加，可點擊查看樣本查看所有樣本；

圖5-3 結(jié)果預測

2）求解結(jié)果更新及導入

雙擊樹節(jié)點 報告表> 體積分，設置變量參數(shù)，選取域列表中PCB_3_1_MATPOINT，單擊應用，讀取PCB板溫度；

圖5-4 數(shù)據(jù)讀取

圖5-5 數(shù)據(jù)查看

3）結(jié)果對比

① 在進行預測計算之前， 可以先進行原始工況的計算，然后和預測后的結(jié)果進行比對；

② PCB板溫度對比，可以看到預測結(jié)果與實際計算結(jié)果相差0.2%以內(nèi)；

表1 數(shù)據(jù)對比

③ 單擊菜單欄 后處理> 云圖，選取域位置和變量參數(shù)壓力，設置等級參數(shù)，點擊應用，讀取PCB板表面溫度云圖；

④ 溫度云圖對比，可以看到預測結(jié)果與實際計算結(jié)果溫度趨勢一致。

圖5-6 原始工況

圖5-7 預測結(jié)果