CFD降階
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-09-23
CFD降階的實(shí)例教程
圖7 訓(xùn)練數(shù)據(jù)的輸出
通過訓(xùn)練數(shù)據(jù)生成降階模及ROM的應(yīng)用（后處理展示）
在獲取了完整的訓(xùn)練數(shù)據(jù)之后，我們可以使用ANSYS Twin Builder中的Static ROM來獲取降階模型。主要步驟包括以下四點(diǎn)：
①讀入已有的*.bin訓(xùn)練數(shù)據(jù)，注意此處只能選擇一種變量生成模型，在通常CFD仿真中，一般選擇溫度、速度或?qū)α鲹Q熱系數(shù)等結(jié)果。
②選擇一定比例（默認(rèn)是50%）的訓(xùn)練數(shù)據(jù)來生成降階模型，其余未被選中的數(shù)據(jù)用來驗(yàn)證降解模型的精度。對(duì)于不同數(shù)據(jù)的誤差，可以通過直觀的云圖來展示其差異。
圖8 訓(xùn)練數(shù)據(jù)與ROM結(jié)果對(duì)比
③儲(chǔ)存該降解模型為*.rom格式的文件，該文件后續(xù)可以應(yīng)用在ANSYS Twin Builder軟件中，降階模型文件是數(shù)字孿生技術(shù)中的重要組成部分。
④通過Viewer來展示ROM的結(jié)果，如下圖所示，當(dāng)用戶在給定的范圍內(nèi)調(diào)整輸入?yún)?shù)時(shí)，右側(cè)的圖形界面會(huì)實(shí)時(shí)更新結(jié)果分布云圖，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)的快速響應(yīng)。
圖9 降階模型的應(yīng)用與展示
小結(jié)
本文介紹了聯(lián)合利用ANSYS Fluent和ANSYS Twin Builder建立液冷板散熱ROM和溫度場(chǎng)Static ROM的過程，實(shí)現(xiàn)了三維CFD仿真降階為一維數(shù)學(xué)模型(ROM)，為建立液冷板散熱模型創(chuàng)建了基本的仿真計(jì)算數(shù)學(xué)模型，從而提升了數(shù)字孿生的應(yīng)用價(jià)值和工作效率。
展開 為此，我們提出了降階模型（ROM）的工作思路，將本應(yīng)數(shù)十分鐘甚至上百小時(shí)的CFD仿真流程簡(jiǎn)化，進(jìn)化為秒級(jí)（甚至毫秒級(jí)別）的響應(yīng)效率，從而為數(shù)字孿生技術(shù)提供高效實(shí)時(shí)的虛擬映射結(jié)果。
圖1.三維CFD降階模型技術(shù)路線圖
電子設(shè)備散熱模擬中降階模型的技術(shù)路線
電機(jī)中的定子電磁噪聲主要受兩方面的因素影響，電磁激振力和相應(yīng)激振力引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及聲輻射，以下對(duì)引起噪聲的定子電磁力的解析表達(dá)及相應(yīng)的振動(dòng)和聲輻射的研究情況進(jìn)行綜述。
依據(jù)圖1中的技術(shù)路線，首先將液冷設(shè)備的三維CAD模型進(jìn)行修復(fù)和簡(jiǎn)化，隨后抽取流體區(qū)域并設(shè)定邊界命名。這一部分前處理工作與常見的CFD電子散熱仿真沒有任何區(qū)別。值得一提的是，靜態(tài)降階模型（Dynamic ROM）也可以使用CAD模型特征（如零件尺寸、布局、陣列數(shù)量等）作為初始輸入?yún)?shù)，但是會(huì)增加計(jì)算的規(guī)模，不做討論。
圖2-1 液冷板的幾何模型
圖2-2 液冷板的網(wǎng)格情況
隨后劃分網(wǎng)格并導(dǎo)入到Fluent中進(jìn)行邊界條件與物理模型設(shè)定。目前的ANSYS CFD靜態(tài)三維降階模型只能通過單獨(dú)打開的Fluent軟件來構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)，因此還不支持通過Workbench進(jìn)行集成仿真分析。
訓(xùn)練數(shù)據(jù)的生成方法
設(shè)定好Fluent計(jì)算案例后，我們需要通過新增的ROM技術(shù)來完成訓(xùn)練數(shù)據(jù)的選擇和生成。主要需要以下三個(gè)步驟：
①選擇輸入變量，此部分內(nèi)容必須從已有的自定義參數(shù)中選擇。
②選擇輸出變量，選擇輸出的場(chǎng)數(shù)據(jù)，分別選擇對(duì)應(yīng)的邊界名稱（面邊界或計(jì)算域均可）和變量。
③輸入訓(xùn)練數(shù)據(jù)生成點(diǎn)，需要分別指定每個(gè)工況下，所有輸入?yún)?shù)的取值，以及迭代步數(shù)等內(nèi)容。
展開 AEDT Icepak 是 Ansys Electronics Desktop（AEDT）平臺(tái)中用于電子熱管理的 CFD 求解器。它基于 Ansys Fluent CFD 求解器，可預(yù)測(cè) IC 封裝、PCB、電子裝配體、外殼和電力電子設(shè)備中的氣流、溫度和熱傳遞，為電子冷卻提供強(qiáng)大解決方案。
8月5日，Ansys官方研討會(huì)『AEDT Icepak降階模型：動(dòng)態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案』從AEDT Icepak降階模型出發(fā)，講解動(dòng)態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案，下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：8月5日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡(jiǎn)介：在電子設(shè)備行業(yè)中，隨著3DIC（三維集成電路）技術(shù)的快速發(fā)展，動(dòng)態(tài)熱管理成為確保設(shè)備性能與可靠性的關(guān)鍵。為應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)熱仿真方法在復(fù)雜3DIC結(jié)構(gòu)中計(jì)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)的挑戰(zhàn)，AEDT Icepak的ROM（降階模型）技術(shù)提供了一種快速且高精度的熱仿真解決方案。該技術(shù)通過一維ROM和三維ROM靈活應(yīng)對(duì)不同熱管理場(chǎng)景：一維ROM適用于簡(jiǎn)化的熱傳導(dǎo)分析，三維ROM則能處理復(fù)雜的熱對(duì)流和熱輻射問題。憑借ROM技術(shù)，工程師可在不犧牲精度的前提下顯著提升熱仿真速度，加速設(shè)計(jì)迭代，為3DIC的高效熱管理提供強(qiáng)大支持，成為行業(yè)熱仿真領(lǐng)域的突破性工具。
講師：
廉海潯 | Ansys應(yīng)用工程師主管
同濟(jì)大學(xué)動(dòng)力工程碩士。在熱管理，多物理場(chǎng)耦合有豐富的仿真經(jīng)驗(yàn)，目前負(fù)責(zé)Icepak的產(chǎn)品支持及多物理場(chǎng)解決方案的研究和推廣。
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技術(shù)鄰簡(jiǎn)介：
技術(shù)鄰專注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國(guó)CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領(lǐng)域有20年的教學(xué)和咨詢服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。
展開 遠(yuǎn)算副總裁閔皆昇博士發(fā)布主旨報(bào)告
參展嘉賓積極深入了解遠(yuǎn)算業(yè)務(wù)與產(chǎn)品
遠(yuǎn)算格物云CAE獲得自主軟件創(chuàng)新獎(jiǎng)（左3）
遠(yuǎn)算行業(yè)資深仿真工程師在仿真與數(shù)字孿生技術(shù)等論壇發(fā)表應(yīng)用于數(shù)字孿生技術(shù)中的CFD降階模型、基于數(shù)值仿真的風(fēng)電智慧運(yùn)維數(shù)字孿生平臺(tái)、基于code_saturne的水輪機(jī)流體特性和材料性能評(píng)估系統(tǒng)、應(yīng)用于數(shù)字孿生平臺(tái)的風(fēng)電場(chǎng)尾流效應(yīng)數(shù)值仿真研究和工業(yè)APP在設(shè)備支承件安全性能分析中的應(yīng)用等專題演講，介紹了運(yùn)算將數(shù)值仿真技術(shù)與行業(yè)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合的場(chǎng)景化應(yīng)用。其中，海上風(fēng)電場(chǎng)沖刷數(shù)字運(yùn)維平臺(tái)榮膺本屆數(shù)字仿真科技獎(jiǎng)之卓越應(yīng)用獎(jiǎng)，得到了多方的首肯和贊賞。
遠(yuǎn)算海上風(fēng)電場(chǎng)沖刷數(shù)字運(yùn)維平臺(tái)獲得卓越應(yīng)用獎(jiǎng)（左3）
格物云CAE——一站式場(chǎng)景化工業(yè)級(jí)CAE仿真云平臺(tái)
針對(duì)工業(yè)仿真軟件“卡脖子”、無(wú)法異地協(xié)同等難題，遠(yuǎn)算融合高性能云計(jì)算技術(shù)，深入行業(yè)，打造了一款專為仿真工程師“量身定制”的國(guó)產(chǎn)可控云端仿真平臺(tái)——格物云CAE。
遠(yuǎn)算格物云CAE產(chǎn)品發(fā)布
平臺(tái)基于工業(yè)級(jí)可控源代碼，將仿真軟件模塊化云端部署，依托國(guó)家超算中心海量算力資源，使格物云CAE具備專業(yè)程度高、使用門檻低、應(yīng)用范圍廣、計(jì)算速度快、渲染效果佳的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。除此之外，本產(chǎn)品還支持云端CAE生成工業(yè)APP，構(gòu)建完全交互式仿真社區(qū)，快速實(shí)現(xiàn)行業(yè)通用經(jīng)驗(yàn)軟件化和制作流程標(biāo)準(zhǔn)化。
能源/水利/汽車/航空航天等行業(yè)數(shù)字孿生解決方案
除了構(gòu)建專業(yè)仿真平臺(tái)以外，遠(yuǎn)算結(jié)合行業(yè)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和專業(yè)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，打造了一系列行業(yè)級(jí)數(shù)字孿生解決方案。
展開 03
數(shù)字孿生技術(shù)中CFD降階方法在電子設(shè)備散熱分析中的應(yīng)用
CFD降階的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
CFD降階的最新內(nèi)容
基于內(nèi)部通道冷卻的渦輪葉片熱應(yīng)力仿真6個(gè)月前
CFD 的降階模型，假設(shè)一維流 通過孔，可以提供一種廉價(jià)的解決方案，而不會(huì)造成重大損失 準(zhǔn)確性。由于通過冷卻孔的質(zhì)量流量是已知的，因此經(jīng)驗(yàn) 薄膜系數(shù)的關(guān)系可用于模擬來自 刀片到流體。
AEDT Icepak 是 Ansys Electronics Desktop（AEDT）平臺(tái)中用于電子熱管理的 CFD 求解器。它基于 Ansys Fluent CFD 求解器，可預(yù)測(cè) IC 封裝、PCB、電子裝配體、外殼和電力電子設(shè)備中的氣流、溫度和熱傳遞，為電子冷卻提供強(qiáng)大解決方案。
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揭秘基于AI的CFD模型降階技術(shù)，未來已來?。ǜ脚嘤?xùn)研討會(huì)）
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CFD的降階模型，假設(shè)通過孔的一維流動(dòng)，可以提供一種廉價(jià)的解決方案，而在準(zhǔn)確性上沒有顯著損失。由于通過冷卻孔的質(zhì)量流量已知，膜系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系可以用來模擬從葉片到流體的傳熱。
如圖所示，渦輪葉片有10個(gè)冷卻通道。假定外表面是固定在恒溫下的。在進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)，假設(shè)絕熱表面是固定的。流體以不同的速率流過孔，冷卻主要通過對(duì)流進(jìn)行。對(duì)流系數(shù)、流入溫度和質(zhì)量流量都是指定的。
其中包括高保真度預(yù)測(cè)性方法，例如用于系統(tǒng)仿真的有限元分析 (FEA)、計(jì)算流體力學(xué) (CFD) 和降階模型 (ROM)。
降階方法在電子設(shè)備散熱分析中的應(yīng)用
5、數(shù)字孿生技術(shù)中CFD降階方法在電子設(shè)備散熱分析中的應(yīng)用
作者：
上海安世亞太
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1826481
數(shù)字孿生體是現(xiàn)有或?qū)⒂械奈锢韺?shí)體對(duì)象的數(shù)字模型，通過實(shí)測(cè)、仿真和數(shù)據(jù)分析來實(shí)時(shí)感知、診斷、預(yù)測(cè)物理實(shí)體對(duì)象的狀態(tài)，通過優(yōu)化和指令來調(diào)控物理實(shí)體對(duì)象的行為，通過相關(guān)數(shù)字模型間的相互學(xué)習(xí)來進(jìn)化自身
圖1.三維CFD降階模型技術(shù)路線圖
電子設(shè)備散熱模擬中降階模型的技術(shù)路線
電機(jī)中的定子電磁噪聲主要受兩方面的因素影響，電磁激振力和相應(yīng)激振力引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及聲輻射，以下對(duì)引起噪聲的定子電磁力的解析表達(dá)及相應(yīng)的振動(dòng)和聲輻射的研究情況進(jìn)行綜述。
依據(jù)圖1中的技術(shù)路線，首先將液冷設(shè)備的三維CAD模型進(jìn)行修復(fù)和簡(jiǎn)化，隨后抽取流體區(qū)域并設(shè)定邊界命名。
