散熱仿真用ansys的案例
仿真應用 | ANSYS Icepak 散熱仿真系列-CAD模型的識別與簡化
ANSYS Icepak 作為一款專門用于電子產(chǎn)品散熱分析的仿真軟件，集幾何建模、網(wǎng)格生成、求解和后處理于一體。在封裝、組件、板和系統(tǒng)級的熱分析領域獲得日益廣泛的關注。
ANSYS Icepak 的幾何建模包括自建模型和模型導入兩種方式，其中模型導入更為常用，即將CAD模型進行轉化處理后導入 ANSYS Icepak 軟件。本文主要介紹以 ANSYS SCDM 為基礎的 ANSYS Icepak 模型導入及其處理方式，
包括模型識別與模型轉化。
模型識別是指將 CAD 模型轉為 ANSYS Icepak 認可的三維模型，并進行適當?shù)膸缀翁幚恚瑒h除產(chǎn)品上不影響散熱或發(fā)熱的零件整體或細節(jié)特征，以及一些不必要的圓角設計，可通過ANSYS SCDM 中 Workbench 選項卡內的 Identify Objects（識別對象）進行操作。
模型簡化是指將無法直接識別或需簡化處理的 CAD 模型進行操作，使它們能夠與ANSYS Icepak 對象幾何相容。ANSYS SCDM 中的 IcePak Simplify（仿真簡化）工具用于簡化主體，其中簡化類型分別為0級、1級、2級、3級。
展開 用Fluent進行電子器件散熱仿真分析，這些經(jīng)驗不可不知
圖2 散熱翅片的兩種處理方式
圖3 散熱翅片的兩種處理方式（網(wǎng)格情況）
圖4 散熱翅片的兩種處理方式（求解結果）
通過測試算例可知，采用直接實體建模的工況與Shell殼導熱工況存在巨大的數(shù)據(jù)結果差別。翅片無厚度簡化過工況的散熱效果，要遠遠強于實體建模的情況（差別在4-5K左右）。
薄壁導流板
薄壁導流板簡稱擋板，其主要作用是場導向，終極目標是將散熱區(qū)域的流體流動最高效的應用起來，以達到調整流動方向、降低渦流（回流）和壓降、增強高溫區(qū)域流動的目的。
圖5 仿真中的格柵與擋板
擋板的本質仍舊是三維實體，并且和散熱翅片類似，厚度遠小于其他兩個方向的尺度。因此，如果對該類薄壁幾何劃分三維網(wǎng)格將會極大的增加網(wǎng)格數(shù)量，在工程實踐中難度較大、效率較低。與散熱翅片不同的是，大部分的擋板本身并不用于導熱，也不與發(fā)熱體直接接觸，因此建議做無厚度幾何處理。
處理后的幾何從三維實體變成了二維的 Baffle 面， Fluent 求解器是可以支持這種無厚度壁面類型的。Baffle 面通常用一種內部邊界 Wall 來表示，這類邊界雖然兩側都在同一個流體區(qū)域之中，但仍舊存在 Wall 和 Wall-Shadow，對于 ANSYS 18.0之后的版本，用戶可以輕易的從 GUI 中判斷對應的位置關系。因此，當擋板由層狀的多種復合材料組成時，也可以有效的通過各自的法線方向，準確的使用Shell多層殼導熱功能。
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二、薄壁導流板
薄壁導流板簡稱擋板，其主要作用是場導向，終極目標是將散熱區(qū)域的流體流動最高效的應用起來，以達到調整流動方向、降低渦流（回流）和壓降、增強高溫區(qū)域流動的目的。
圖5 仿真中的格柵與擋板
擋板的本質仍舊是三維實體，并且和散熱翅片類似，厚度遠小于其他兩個方向的尺度。因此，如果對該類薄壁幾何劃分三維網(wǎng)格將會極大的增加網(wǎng)格數(shù)量，在工程實踐中難度較大、效率較低。與散熱翅片不同的是，大部分的擋板本身并不用于導熱，也不與發(fā)熱體直接接觸，因此建議做無厚度幾何處理。
處理后的幾何從三維實體變成了二維的 Baffle 面， Fluent 求解器是可以支持這種無厚度壁面類型的。Baffle 面通常用一種內部邊界 Wall 來表示，這類邊界雖然兩側都在同一個流體區(qū)域之中，但仍舊存在 Wall 和 Wall-Shadow，對于 ANSYS 18.0之后的版本，用戶可以輕易的從 GUI 中判斷對應的位置關系。因此，當擋板由層狀的多種復合材料組成時，也可以有效的通過各自的法線方向，準確的使用Shell多層殼導熱功能。
圖6 當同時顯示 Wall 和 Wall-Shadow 時
可以通過顏色準確判斷其位置關系
三、風扇
在包含風扇的散熱問題仿真中，通常可以根據(jù)不同的需求進行多種選擇。如果按照詳細的計算方式進行仿真，F(xiàn)luent 也可以提供多種方法：常用的有穩(wěn)態(tài)的 MRF （多參考坐標系）方法、瞬態(tài)的 SMM （滑移網(wǎng)格）方法和瞬態(tài)的 Overset （嵌套網(wǎng)格）方法，通過詳細的建模和仿真描述，既可以精確的計算各種風扇形狀帶來的影響，也可以準確的考慮風扇的不同轉速與散熱效率之間的關系。
圖7 考慮完整幾何的風扇模型
圖8 使用面簡化過的風扇邊界
當然，F(xiàn)luent 也可以將風扇簡化，用一個面（Boundary）來代替。
展開 基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩(wěn)態(tài)熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發(fā)熱器件的散熱狀態(tài),得出水冷散熱的仿真效果比常態(tài)下的溫度降低約27℃,為實際產(chǎn)品的設計生產(chǎn)提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產(chǎn)品小型化的發(fā)展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運行時會產(chǎn)生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結構空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發(fā)熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結構降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發(fā)熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發(fā)熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網(wǎng)格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導致網(wǎng)格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網(wǎng)格設置
網(wǎng)格劃分的好壞直接關系到計算的結果和計算時間的長短，所以在進行網(wǎng)格劃分的時候，優(yōu)先選擇曲面狀的物體進行網(wǎng)格劃分，這樣在網(wǎng)格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 
【經(jīng)驗貼】用Fluent進行電子器件散熱仿真分析，這些經(jīng)驗必須要知道！
圖5 仿真中的格柵與擋板
擋板的本質仍舊是三維實體，并且和散熱翅片類似，厚度遠小于其他兩個方向的尺度。因此，如果對該類薄壁幾何劃分三維網(wǎng)格將會極大的增加網(wǎng)格數(shù)量，在工程實踐中難度較大、效率較低。與散熱翅片不同的是，大部分的擋板本身并不用于導熱，也不與發(fā)熱體直接接觸，因此建議做無厚度幾何處理。
處理后的幾何從三維實體變成了二維的 Baffle 面， Fluent 求解器是可以支持這種無厚度壁面類型的。Baffle 面通常用一種內部邊界 Wall 來表示，這類邊界雖然兩側都在同一個流體區(qū)域之中，但仍舊存在 Wall 和 Wall-Shadow，對于 ANSYS 18.0之后的版本，用戶可以輕易的從 GUI 中判斷對應的位置關系。因此，當擋板由層狀的多種復合材料組成時，也可以有效的通過各自的法線方向，準確的使用Shell多層殼導熱功能。
圖6 當同時顯示 Wall 和 Wall-Shadow 時可以通過顏色準確判斷其位置關系
風扇
在包含風扇的散熱問題仿真中，通常可以根據(jù)不同的需求進行多種選擇。如果按照詳細的計算方式進行仿真，F(xiàn)luent 也可以提供多種方法：常用的有穩(wěn)態(tài)的 MRF （多參考坐標系）方法、瞬態(tài)的 SMM （滑移網(wǎng)格）方法和瞬態(tài)的 Overset （嵌套網(wǎng)格）方法，通過詳細的建模和仿真描述，既可以精確的計算各種風扇形狀帶來的影響，也可以準確的考慮風扇的不同轉速與散熱效率之間的關系。
圖7 考慮完整幾何的風扇模型
圖8 使用面簡化過的風扇邊界
當然，F(xiàn)luent 也可以將風扇簡化，用一個面（Boundary）來代替。這樣一來，所有的風扇屬性都會集中在該面上：如流量（速度）與增壓之間的關系、流速與旋轉角度等。
展開 Ansys fluent16.0流固耦合散熱仿真
穩(wěn)態(tài)求解：風扇用MRF模型，在cell zone conditions中勾選Frame motion，設置好旋轉中心和轉速；
一、流固耦合交界面處理方法：
1、在SCDM中設置共享拓撲；
2、打開fluent meshing，軟件自動生成contact，每個接觸重命名為interface，在fluent中會自動生成交界面；
3、把自動生成的contact刪除，單獨命名各個接觸面為interface，之后在fluent/mesh interfaces中手動匹配；
4、將接觸的part進行form new part操作，之后就不用進行交界面的耦合操作（共節(jié)點）；
二、常見報錯：
1、 does not support overlapping geometry in contact region;
2、 does not support overlapping geometry in named sections;
第一種報錯是因為有一個面被設置在了多個接觸對中，檢查接觸面，刪除重復接觸面；
第二種報錯是因為有一個面被重復的命名，檢查named section，刪除重復命名截面；
展開 Ansys CFD在電機散熱仿真中的應用
【前言】10年前，作為CFD仿真技術支持工程師的時候，最驕傲的一件事就是做了一個全電機的散熱仿真咨詢項目，雖然很辛苦，但項目的鍛煉價值極高，讓我在后續(xù)多年工作中都受益無窮。
那個時候采用的是DM和ICEM交替來簡化電機模型，現(xiàn)在有了SCDM神器，模型處理效率大大提升。那個時候計算機硬件內存有限，網(wǎng)格劃分只能采用混合網(wǎng)格，用混合網(wǎng)格，模型又必須進行相應的等效和簡化，所以你除了要熟悉電機的工作原理，你還需要對電機組成結構的每一部分的功能和作用都了如指掌。而現(xiàn)在有了Ansys Fluent Meshing，網(wǎng)格劃分的效率大幅提升，針對Ansys CFD電機散熱仿真的關鍵技術包括：模型簡化、網(wǎng)格劃分、接地系數(shù)、絕緣處理、風扇罩處理、氣隙處理等等。
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電機散熱仿真分析的必要性
電機是一種實現(xiàn)機電能量轉換的電磁裝置。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作為拖動生產(chǎn)機械的原動機。電機在運行時將產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉變成熱量，使電機各部件發(fā)熱，溫度升高。電機中的某些部件，特別是電機的絕緣，只能在一定的溫度限值內才能可靠工作。為維持電機的合理壽命，需要采取適當?shù)拇胧㈦姍C中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內運行。
展開 來稿 | Ansys CFD在電機散熱仿真中的應用
【前言】10年前，作為CFD仿真技術支持工程師的時候，最驕傲的一件事就是做了一個全電機的散熱仿真咨詢項目，雖然很辛苦，但項目的鍛煉價值極高，讓我在后續(xù)多年工作中都受益無窮。
那個時候采用的是DM和ICEM交替來簡化電機模型，現(xiàn)在有了SCDM神器，模型處理效率大大提升。那個時候計算機硬件內存有限，網(wǎng)格劃分只能采用混合網(wǎng)格，用混合網(wǎng)格，模型又必須進行相應的等效和簡化，所以你除了要熟悉電機的工作原理，你還需要對電機組成結構的每一部分的功能和作用都了如指掌。而現(xiàn)在有了Ansys Fluent Meshing，網(wǎng)格劃分的效率大幅提升，針對Ansys CFD電機散熱仿真的關鍵技術包括：模型簡化、網(wǎng)格劃分、接地系數(shù)、絕緣處理、風扇罩處理、氣隙處理等等。
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電機散熱仿真分析的必要性
電機是一種實現(xiàn)機電能量轉換的電磁裝置。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作為拖動生產(chǎn)機械的原動機。電機在運行時將產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉變成熱量，使電機各部件發(fā)熱，溫度升高。電機中的某些部件，特別是電機的絕緣，只能在一定的溫度限值內才能可靠工作。為維持電機的合理壽命，需要采取適當?shù)拇胧㈦姍C中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內運行。
電機冷卻的目的就是根據(jù)不同類型電機選擇一種合理冷卻方式，保證在額定運行狀態(tài)下，電機各部分溫度不超過國家標準允許的限值。電機的冷卻方式，主要是指對電機散熱采用什么冷卻介質和相應的流動途徑。
展開 干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
ANSYS采用降階處理的方式，通過LTI ROM、SVD ROM與ECM耦合方法搭建了完整的電池包熱分析模型，從結果可以看出，這種方法不僅保證了與傳統(tǒng)CFD分析方法一樣的精度，還大大縮短了計算時間，提高了實際用于中的分析效率。
鑒于篇幅的限制，本文未對各模型的理論做詳細的介紹，若有任何疑問請聯(lián)系陽普科技。
（注：文中圖片來自ANSYS官方發(fā)布的公開資料）
干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
ANSYS采用降階處理的方式，通過LTI ROM、SVD ROM與ECM耦合方法搭建了完整的電池包熱分析模型，從結果可以看出，這種方法不僅保證了與傳統(tǒng)CFD分析方法一樣的精度，還大大縮短了計算時間，提高了實際用于中的分析效率。
鑒于篇幅的限制，本文未對各模型的理論做詳細的介紹，若有任何疑問請聯(lián)系陽普科技。
（注：文中圖片來自ANSYS官方發(fā)布的公開資料）
ANSYS Icepak封裝級電子散熱仿真解決方案
ANSYS Icepak–完整的熱仿真工具
Icepak提供完整的熱仿真流程/能力
可集成于ANSYS Workbench，利用WB中的其它軟件，完成上下游工作/多物理場分析
ANSYS ICEPAK的專業(yè)之處
快速建模功能：ANSYS Icepak擁有一系列“Object”，借助于它們，用戶可以快速建立常見的電子器件。
ECAD & MCAD 數(shù)據(jù)導入：ANSYS Icepak可以導入各種格式的ECAD和MCAD數(shù)據(jù)格式
貼體網(wǎng)格自動劃分Fluent求解器：
- ANSYS Icepak可以自動劃分高質量的貼體網(wǎng)格，而非一般電子散熱仿真工具非常粗糙的階梯型網(wǎng)格。網(wǎng)格算法靈活多變，可根據(jù)具體問題選擇最為合適的方法。Icepak網(wǎng)格技術在沒有損失求解精度的情況下使得模擬速度大大加快！
- ANSYS Icepak使用全球CFD市場占有率最高的ANSYS FLUENT求解器。
展開 
從零開始學散熱——實用Ansys Icepak熱仿真教程——課程案例文件
Icepak Cases for the Training.zip
視頻教程地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11492
另外，從零開始學散熱——實用Flotherm熱仿真教程地址
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12616
2021年春季----電子產(chǎn)品散熱理論設計與ANSYS ICEPAK仿真實戰(zhàn)技術高級培訓班招生簡章
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展開 ANSYS | 仿真流程和數(shù)據(jù)管理有什么用？
隨著仿真工具在企業(yè)中的大規(guī)模、深入應用，大量的業(yè)務過程數(shù)據(jù)和其他相關數(shù)據(jù)產(chǎn)生了，于是，如何管理數(shù)據(jù)以及實現(xiàn)流程標準化，將成為未來企業(yè)部署仿真的重要關注方向。
功能完善的仿真流程和數(shù)據(jù)管理平臺，需要能夠實現(xiàn)仿真流程的控制和管理、仿真結果數(shù)據(jù)可視化、多學科協(xié)同仿真和綜合優(yōu)化、平臺互通、決策支持等功能。
“Ansys Minerva 是實現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)、知識管理，仿真業(yè)務展開以及協(xié)同的統(tǒng)一平臺環(huán)境。”
Minerva目前可實現(xiàn)保護關鍵仿真數(shù)據(jù)，并為各地區(qū)職能部門仿真團隊提供仿真流程和決策支持。可從本地和云端部署，并可為現(xiàn)有的工具和流程生態(tài)系統(tǒng)提供仿真和優(yōu)化。
Ansys Minerva提供的仿真流程和數(shù)據(jù)管理
決策支持
借助基于角色的可配置儀表板快速獲取活動和通知快照，以此收集洞見，支持組織作出決策。
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隨著仿真工具在企業(yè)中的大規(guī)模、深入應用，大量的業(yè)務過程數(shù)據(jù)和其他相關數(shù)據(jù)產(chǎn)生了，于是，如何管理數(shù)據(jù)以及實現(xiàn)流程標準化，將成為未來企業(yè)部署仿真的重要關注方向。
功能完善的仿真流程和數(shù)據(jù)管理平臺，需要能夠實現(xiàn)仿真流程的控制和管理、仿真結果數(shù)據(jù)可視化、多學科協(xié)同仿真和綜合優(yōu)化、平臺互通、決策支持等功能。
“Ansys Minerva 是實現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)、知識管理，仿真業(yè)務展開以及協(xié)同的統(tǒng)一平臺環(huán)境。”
Minerva目前可實現(xiàn)保護關鍵仿真數(shù)據(jù)，并為各地區(qū)職能部門仿真團隊提供仿真流程和決策支持。可從本地和云端部署，并可為現(xiàn)有的工具和流程生態(tài)系統(tǒng)提供仿真和優(yōu)化。
Ansys Minerva提供的仿真流程和數(shù)據(jù)管理
決策支持
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