新一代電熱耦合仿真平臺AEDT Icepak實操搶鮮體驗

趙西嶺

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本人原創，原文首發于個人公眾號：贏仿設計(二維碼在文末)。

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1. 前言

從19版本開始，經典版Icepak的部分功能被集成在Ansys Electronics Desktop界面內，更注重電和熱的耦合，可以在一個界面內完成與HFSS、MAXWELL、Q3D等的雙向耦合分析。其自帶教程波導元件和線圈講解的主要是求解和后處理部分，但限于篇幅對幾何建模部分沒有過多展開。本文分享了近期的操作體驗，并簡略說明了與經典Icepak的不同。

2. 區別于經典Icepak的項目管理

經典Icepak中，每個Icepak任務只保持一個項目在當前界面，如果與HFSS或Maxwell做耦合分析，需要在Workbench平臺內建立數據鏈接。如下圖，AEDT界面內，可以同時打開多個項目(project4和project6)，每個項目內又可以建立多個任務(Icepak6-1，Icepak6-2和maxwell1)。任務可以在不同項目間拷貝粘貼。任務下的幾何元件和屬性，也可拷貝粘貼到同一項目或不同項目內的其它任務。任務間的切換，可以雙擊任務名，也可在主菜單window下選擇。

3. 鋁板傳熱問題的AEDT Icepak和經典Icepak對比

一鋁板，寬60高50厚4，發熱量4W，20度環境溫度下開放空間自然對流散熱。鋁板材料取系統默認AL-EXTRUDED，表面狀態取系統默認Steel-oxidised-surface。不考慮輻射。AEDT Icepak中建模如圖，

重力方向-Y。計算域X向180，Y向240，Z向40，6個面均為opening。網格設置如圖:

生成網格如下圖，單元數14416，可見為非結構化網格。

鋁板的網格見下圖，雖然在前面網格設置中edge的最小單元設為2，但在板厚方向系統自動加密至18個單元，X和Y向單元數分別為10和7。取鋁板中心位置為溫度監測點。

計算在325步時收斂如下圖。

注意AEDT Icepak的殘差窗口和溫度監測窗口為1個界面，右側的縱軸為監測值。曲線窗口內可以用鼠標中鍵和滾輪實現拖曳和局部縮放，當鼠標接近某條曲線時，自動顯示曲線定義，點擊后對應的縱軸加亮顯示如下圖。

計算完成后AEDT Icepak不跳出類似經典Icepak的results overview窗口，看不到實際計算的發熱量和進出口質量差值。熱平衡檢查可以點擊ribbon menu的results頁面的fields summary如下圖，

可見鋁板發出的熱量和計算域邊界流出的熱量均為4W。鋁板溫度場如下圖，最高溫度78.2度。

同樣的輸入和邊界條件在經典Icepak中計算，鋁板不設置3個方向的單元數量時，系統在X、Y、Z方向分別生成7、4、5個單元，單元數19845。計算出的鋁板最高溫度81度如下圖。

按照AEDT Icepak自動生成的鋁板3個方向單元數量10、7、18設置如圖，單元總數23565。

計算出的鋁板最高溫度79.27度如圖。

4. 帶opening的箱體流場計算

AEDT Icepak中沒有直接的enclosure按鈕，建立方式如下：利用draw box按鈕建立同尺寸的實體方塊如圖，

選擇欲開孔的Y向2個面后，利用detach faces功能拆分為3個殼體零件如圖，

Y向的2個面轉化為2個面體(模型樹中的box1_detach1和box1_detach2)，中間的框形殼體如圖。

在Y向的2個面上利用draw rectangle畫出矩形，再利用assign thermal指定為opening如圖。

計算域的-Y面指定為速度opening如圖。

計算域的+Y面指定為壓力opening。中間的框形殼體網格如圖。

只計算流場，殘差和監測點(箱體上開孔)曲線如圖。

箱體內部流速分布如圖。

AEDT Icepak提供了一個十分有用的功能：操作記錄。如下圖，實心體生成6面殼體的2個操作(createbox和detachfaces)記錄在物體box1下。箱體上部開孔生成后，復制+平移得到下部開孔，相應的操作duplicatealongline和move也被記錄。從最后的操作向回刪除，直到detachfaces被刪除后，最早的實心方塊即被恢復。