CFD降階的案例
數(shù)字孿生技術中CFD降階方法在電子設備散熱分析中的應用
圖7 訓練數(shù)據的輸出
通過訓練數(shù)據生成降階模及ROM的應用（后處理展示）
在獲取了完整的訓練數(shù)據之后，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：
①讀入已有的*.bin訓練數(shù)據，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、速度或對流換熱系數(shù)等結果。
②選擇一定比例（默認是50%）的訓練數(shù)據來生成降階模型，其余未被選中的數(shù)據用來驗證降解模型的精度。對于不同數(shù)據的誤差，可以通過直觀的云圖來展示其差異。
圖8 訓練數(shù)據與ROM結果對比
③儲存該降解模型為*.rom格式的文件，該文件后續(xù)可以應用在ANSYS Twin Builder軟件中，降階模型文件是數(shù)字孿生技術中的重要組成部分。
④通過Viewer來展示ROM的結果，如下圖所示，當用戶在給定的范圍內調整輸入參數(shù)時，右側的圖形界面會實時更新結果分布云圖，從而實現(xiàn)數(shù)字孿生技術的快速響應。
圖9 降階模型的應用與展示
小結
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Static ROM的過程，實現(xiàn)了三維CFD仿真降階為一維數(shù)學模型(ROM)，為建立液冷板散熱模型創(chuàng)建了基本的仿真計算數(shù)學模型，從而提升了數(shù)字孿生的應用價值和工作效率。
展開 數(shù)字孿生技術中CFD降階方法在電子設備散熱分析中的應用
為此，我們提出了降階模型（ROM）的工作思路，將本應數(shù)十分鐘甚至上百小時的CFD仿真流程簡化，進化為秒級（甚至毫秒級別）的響應效率，從而為數(shù)字孿生技術提供高效實時的虛擬映射結果。
圖1.三維CFD降階模型技術路線圖
電子設備散熱模擬中降階模型的技術路線
電機中的定子電磁噪聲主要受兩方面的因素影響，電磁激振力和相應激振力引起的結構響應及聲輻射，以下對引起噪聲的定子電磁力的解析表達及相應的振動和聲輻射的研究情況進行綜述。
依據圖1中的技術路線，首先將液冷設備的三維CAD模型進行修復和簡化，隨后抽取流體區(qū)域并設定邊界命名。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）作為初始輸入參數(shù)，但是會增加計算的規(guī)模，不做討論。
圖2-1 液冷板的幾何模型
圖2-2 液冷板的網格情況
隨后劃分網格并導入到Fluent中進行邊界條件與物理模型設定。目前的ANSYS CFD靜態(tài)三維降階模型只能通過單獨打開的Fluent軟件來構建訓練數(shù)據，因此還不支持通過Workbench進行集成仿真分析。
訓練數(shù)據的生成方法
設定好Fluent計算案例后，我們需要通過新增的ROM技術來完成訓練數(shù)據的選擇和生成。主要需要以下三個步驟：
①選擇輸入變量，此部分內容必須從已有的自定義參數(shù)中選擇。
②選擇輸出變量，選擇輸出的場數(shù)據，分別選擇對應的邊界名稱（面邊界或計算域均可）和變量。
③輸入訓練數(shù)據生成點，需要分別指定每個工況下，所有輸入參數(shù)的取值，以及迭代步數(shù)等內容。
展開 電子熱管理CFD求解：AEDT Icepak降階模型，動態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案【8月5日直播】
AEDT Icepak 是 Ansys Electronics Desktop（AEDT）平臺中用于電子熱管理的 CFD 求解器。它基于 Ansys Fluent CFD 求解器，可預測 IC 封裝、PCB、電子裝配體、外殼和電力電子設備中的氣流、溫度和熱傳遞，為電子冷卻提供強大解決方案。
8月5日，Ansys官方研討會『AEDT Icepak降階模型：動態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案』從AEDT Icepak降階模型出發(fā)，講解動態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案，下滑預約學習??
時間：8月5日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：在電子設備行業(yè)中，隨著3DIC（三維集成電路）技術的快速發(fā)展，動態(tài)熱管理成為確保設備性能與可靠性的關鍵。為應對傳統(tǒng)熱仿真方法在復雜3DIC結構中計算量大、耗時長的挑戰(zhàn)，AEDT Icepak的ROM（降階模型）技術提供了一種快速且高精度的熱仿真解決方案。該技術通過一維ROM和三維ROM靈活應對不同熱管理場景：一維ROM適用于簡化的熱傳導分析，三維ROM則能處理復雜的熱對流和熱輻射問題。憑借ROM技術，工程師可在不犧牲精度的前提下顯著提升熱仿真速度，加速設計迭代，為3DIC的高效熱管理提供強大支持，成為行業(yè)熱仿真領域的突破性工具。
講師：
廉海潯 | Ansys應用工程師主管
同濟大學動力工程碩士。在熱管理，多物理場耦合有豐富的仿真經驗，目前負責Icepak的產品支持及多物理場解決方案的研究和推廣。
形式：線上
費用：免費
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區(qū)，從最早的CAE技術社區(qū)（中國CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
展開 【精彩回顧】國產化、場景化和云端化，遠算開啟工業(yè)仿真創(chuàng)新模式
遠算副總裁閔皆昇博士發(fā)布主旨報告
參展嘉賓積極深入了解遠算業(yè)務與產品
遠算格物云CAE獲得自主軟件創(chuàng)新獎（左3）
遠算行業(yè)資深仿真工程師在仿真與數(shù)字孿生技術等論壇發(fā)表應用于數(shù)字孿生技術中的CFD降階模型、基于數(shù)值仿真的風電智慧運維數(shù)字孿生平臺、基于code_saturne的水輪機流體特性和材料性能評估系統(tǒng)、應用于數(shù)字孿生平臺的風電場尾流效應數(shù)值仿真研究和工業(yè)APP在設備支承件安全性能分析中的應用等專題演講，介紹了運算將數(shù)值仿真技術與行業(yè)知識經驗結合的場景化應用。其中，海上風電場沖刷數(shù)字運維平臺榮膺本屆數(shù)字仿真科技獎之卓越應用獎，得到了多方的首肯和贊賞。
遠算海上風電場沖刷數(shù)字運維平臺獲得卓越應用獎（左3）
格物云CAE——一站式場景化工業(yè)級CAE仿真云平臺
針對工業(yè)仿真軟件“卡脖子”、無法異地協(xié)同等難題，遠算融合高性能云計算技術，深入行業(yè)，打造了一款專為仿真工程師“量身定制”的國產可控云端仿真平臺——格物云CAE。
遠算格物云CAE產品發(fā)布
平臺基于工業(yè)級可控源代碼，將仿真軟件模塊化云端部署，依托國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、應用范圍廣、計算速度快、渲染效果佳的獨特優(yōu)勢。除此之外，本產品還支持云端CAE生成工業(yè)APP，構建完全交互式仿真社區(qū)，快速實現(xiàn)行業(yè)通用經驗軟件化和制作流程標準化。
能源/水利/汽車/航空航天等行業(yè)數(shù)字孿生解決方案
除了構建專業(yè)仿真平臺以外，遠算結合行業(yè)實際應用場景和專業(yè)知識經驗，打造了一系列行業(yè)級數(shù)字孿生解決方案。
展開 
淺談多物理場仿真技術中的單向耦合
03
數(shù)字孿生技術中CFD降階方法在電子設備散熱分析中的應用
技術鄰周報Q17：LS-DYNA/建筑/ABAQUS/沖擊/Ansys/子程序/CFD/電磁/NVH...
5、數(shù)字孿生技術中CFD降階方法在電子設備散熱分析中的應用
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)有或將有的物理實體對象的數(shù)字模型，通過實測、仿真和數(shù)據分析來實時感知、診斷、預測物理實體對象的狀態(tài)，通過優(yōu)化和指令來調控物理實體對象的行為，通過相關數(shù)字模型間的相互學習來進化自身，同時改進利益相關方在物理實體對象生命周期內的決策。
6、DLOAD用戶子程序開發(fā)步驟：有限元理論基礎及Abaqus內部實現(xiàn)方式研究系列36
作者：snowwave02
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1826803
有限元的理論發(fā)展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應用過程中，商用CAE軟件在傳統(tǒng)的理論基礎上會做相應的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒有具體的實現(xiàn)公式。商用軟件對外就是一個黑盒子，除了開發(fā)人員，使用人員只能在黑盒子外猜測內部實現(xiàn)方式。
7、基于HFSS的圓極化陣列天線設計
作者：
320科技工作室
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1826807
當下，人類生活的信息時代正在進行著翻天覆地的大變革，無線通信技術日新月異，移動通信4G時代的到來更加推動了無線通信技術的發(fā)展。作為無線通信系統(tǒng)中最為重要的部分之一，天線也得到了飛速的發(fā)展。
展開 5大專場，40+熱點話題搶先揭秘！看AI 技術如何驅動工業(yè)智造，加速數(shù)字化升級
如您對大會有任何疑問，歡迎掃碼咨詢~
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基于內部通道冷卻的渦輪葉片熱應力仿真 ￥5
雖然可以解決 溫度通過對共軛傳熱進行建模 計算流體動力學 （CFD） 代碼，它需要大量的 計算資源。CFD 的降階模型，假設一維流 通過孔，可以提供一種廉價的解決方案，而不會造成重大損失 準確性。由于通過冷卻孔的質量流量是已知的，因此經驗 薄膜系數(shù)的關系可用于模擬來自 刀片到流體。
葉片熱結構耦合分析
雖然在計算流體動力學(CFD)程序中可以通過模擬耦合傳熱來求解溫度，但這需要大量的計算資源。CFD的降階模型，假設通過孔的一維流動，可以提供一種廉價的解決方案，而在準確性上沒有顯著損失。由于通過冷卻孔的質量流量已知，膜系數(shù)的經驗關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個冷卻通道。假定外表面是固定在恒溫下的。在進行應力分析時，假設絕熱表面是固定的。流體以不同的速率流過孔，冷卻主要通過對流進行。對流系數(shù)、流入溫度和質量流量都是指定的。如果薄膜系數(shù)高，固體向流體損失的熱量更多，因此流體的溫升也更高。流體質量流量越大，流體溫度越高。
1.1. 定義材料參數(shù)
分別定義流體及固體材料，固體材料選擇默認結構鋼，熱流體具體參數(shù)如下所示：
1.2. 網格劃分
線體模型類型設置為熱流體，流體離散方法設置為迎風/線性。截面半徑為3.15 mm、1.55 mm和0.99 mm的線體，其流體截面積分別為31.1709 mm2、7.5473 mm2和3.0789 mm2。3D FLUID116單元用于模擬10個在其兩個主要節(jié)點之間進行傳熱和流體傳輸?shù)牧黧w。
固體區(qū)域采用SOLID278單元進行網格劃分。使用低階元素。使用的模型和網格設置如下圖所示。
1.3. 邊界條件和荷載
固體的外表面溫度保持在568°K，并添加到四個面。
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如您對大會感興趣或者有任何疑問，歡迎掃碼咨詢~
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預測性數(shù)字化雙胞胎在石油和天然氣行業(yè)中的應用：技術用例和示例
其中包括高保真度預測性方法，例如用于系統(tǒng)仿真的有限元分析 (FEA)、計算流體力學 (CFD) 和降階模型 (ROM)。
在本場網絡研討會中，我們將演示預測性仿真如何提供以下數(shù)據：
缺少傳感器數(shù)據的位置，例如海底系統(tǒng)
極端作業(yè)情況，包括以前從未經歷過的場景
用于安全而高效地將工廠或資產的生產效率提升超過預期壽命
網絡研討會演示：數(shù)字化雙胞胎確保換熱器的完整性
在本次網絡研討會中，大家可以觀看有關石油和天然氣數(shù)字化雙胞胎如何幫助確保換熱器完整性的演示。其中包括用于預測流體分布和熱傳導的高保真度有限元分析 (FEA) 和計算流體力學 (CFD)。演示得以運行的基礎就在于，數(shù)字化雙胞胎使用的預測性數(shù)據超越可獲得的溫度數(shù)據范圍。
網絡研討會演示二：數(shù)字化雙胞胎為海底設備的流體保障提供支持
大家可以觀看有關預測性數(shù)據如何為海底生產系統(tǒng)提供流體保障的演示。由于海底采油樹內部可能形成水合物并因而影響作業(yè)，海底采油樹通常都有隔熱設計，確保熱性能滿足設計準則并將風險降至最低。
工程師們現(xiàn)在可以使用計算流體力學 (CFD) 來設計和驗證海底采油樹的系統(tǒng)性能。這些仿真復雜而耗時，但卻是獲得詳細系統(tǒng)設計正確信息必不可少的。本次網絡研討會還將演示如何使用降階模型來實時預測形成水合物的風險并迅速應對危險情況。
主講人:
Rikesh Mistry
工程顧問, Norton Straw
瑞克什·米斯特里 (Rikesh Mistry) 是 Norton Straw 公司的工程顧問，工作經驗豐富，涉獵多個行業(yè)，如石油和天然氣、食品加工和電力。他利用商用計算流體力學和有限元分析代碼深刻洞察工程問題，提出了多個解決方案。他特別喜歡開發(fā)工作流和各種方法來以簡化而準確的方式從仿真建模中生成寶貴的數(shù)據，為將來的設計選擇提供信息依據。
展開 
干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
一般情況下，電池包是由幾百甚至幾千個單體電池組成，CFD建模時往往會生成超過千萬的網格，如果按照傳統(tǒng)的CFD方法進行瞬態(tài)熱分析，計算量是非常大的，不滿足實際應用中對分析效率的要求?；谶@一點考慮，ANSYS根據CFD熱分析的特點，采用降階處理的方式建立熱分析等效模型完成瞬態(tài)熱分析，大大提高了分析效率。
1、LTI ROM
如果只關注電池放電過程中監(jiān)測點溫度、單體平均溫度或出口溫度等單個物理量的瞬態(tài)響應特性，可以采用LTI（Linear Time Invariant） ROM降階模型來進行熱分析，大概的分析流程如圖1所示：
圖1 LTI ROM流程
1.1 建立CFD模型
這一步和傳統(tǒng)的CFD熱分析過程是一樣的，根據實際的邊界條件建立完整的CFD分析模型，并且計算出在不考慮電池發(fā)熱情況下的流場穩(wěn)態(tài)結果。
1.2 生成系統(tǒng)的階躍響應
熱問題實際上是一個熱系統(tǒng)的響應問題，分析的是不同工況下輸出量（所關注的溫度）對輸入量（電池熱源）響應。
這一步是要得到某個工況下電池包熱系統(tǒng)的響應。
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一般情況下，電池包是由幾百甚至幾千個單體電池組成，CFD建模時往往會生成超過千萬的網格，如果按照傳統(tǒng)的CFD方法進行瞬態(tài)熱分析，計算量是非常大的，不滿足實際應用中對分析效率的要求。基于這一點考慮，ANSYS根據CFD熱分析的特點，采用降階處理的方式建立熱分析等效模型完成瞬態(tài)熱分析，大大提高了分析效率。
1、LTI ROM型
如果只關注電池放電過程中監(jiān)測點溫度、單體平均溫度或出口溫度等單個物理量的瞬態(tài)響應特性，可以采用LTI（Linear Time Invariant） ROM降階模型來進行熱分析，大概的分析流程如圖1所示：
圖1 LTI ROM流程
1.1 建立CFD模型
這一步和傳統(tǒng)的CFD熱分析過程是一樣的，根據實際的邊界條件建立完整的CFD分析模型，并且計算出在不考慮電池發(fā)熱情況下的流場穩(wěn)態(tài)結果。
1.2 生成系統(tǒng)的階躍響應
熱問題實際上是一個熱系統(tǒng)的響應問題，分析的是不同工況下輸出量（所關注的溫度）對輸入量（電池熱源）響應。
這一步是要得到某個工況下電池包熱系統(tǒng)的響應。
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