ansys水冷板散熱仿真的案例
【AICFD案例操作】水冷板散熱分析
AICFD是由天洑軟件自主研發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、仿真到結果處理完整仿真分析流程，幫助工業企業建立設計、仿真和優化相結合的一體化流程，提高企業研發效率。
一、概 要
1）案例描述
本案例為水冷板散熱，冷板內部流道為單根水道。右側進水，左側出水，在入口流速為0.2m/s，液體溫度為25℃條件下進行了散熱的數值模擬，在案例最后可以看到結果溫度云圖。
2）網格
整體網格為四面體網格單元為主的非結構網格，網格數量319萬。
圖1-1 網格模型
3）計算條件
求解模型：Laminar
介質：流動工質采用水、冷板材料采用鋁、熱源材料采用硅
邊界條件：入口流速為0.2m/s，水溫為25K；熱源1熱量為40W，熱源2熱量為60W。
二、網 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）網格導入
單擊菜單欄網格>導入網格，導入外部生成的計算域網格。
圖2-3 網格導入
3）網格質量檢查
單擊菜單欄 網格>網格質量，檢查網格質量。
圖2-4 網格質量檢查
三、求解設置
1）求解模型
雙擊 求解>求解模型，設置模型。本案例為穩態計算，采用不可壓縮流，采用層流模型。
展開 某有源相控陣天線冷板散熱仿真分析
來源：科學與技術 作者：蔣瑞 高天一
關鍵字：相控陣雷達 天線冷板 散熱仿真
本文根據某機載相控陣雷達天線艙內的空間布局，對天線冷板進行了結構設計，并運用有限元體積法的Icepak軟件對三維模型進行散熱效能仿真，對仿真結果進行分析，驗證了冷板的結構設計滿足了相控陣雷達天線陣面發熱插件通風散熱要求。
1 某機載雷達相控陣的構成
機載相控陣雷達主要由T/R組件、波控網絡、天線振子、電源、天線陣面、饋電網絡等部分組成。其中T/R組件是整個天線的核心以及發熱集中區域，因此如何將T/R組件工作時產生的熱量散發至外部環境成為熱設計的關鍵與難點。
2 天線陣面熱仿真
2.1 天線陣面模型建立及簡化
對于本模型，在進行散熱分析時，主要關注的是T/R組件基板上高功率芯片的發熱量以及冷板散熱能力，其他細小零件對整體模塊的散熱的影響不大進行了省略處理；對冷卻流體工質聯接導管、冷卻工質進出口、T/R組件等直接或間接影響散熱能力的部件進行模型簡化分析。
根據天線陣面冷卻系統技術參數：環境溫度：50℃；流體介質：65#防凍液；流體溫度：35℃，可以得到天線陣面熱邊界參數如表1：
表1 天線陣面熱設計邊界條件
表中T/R組件進出口溫差為串聯支路的溫差，其余皆為單個。
根據天線艙內的空間布局，以及上表中的熱邊界條件，對冷板進行了結構設計并建立ICEPAK模型如圖1所示。
圖1 雷達陣面熱仿真模型布置圖
2.2 熱仿真結果分析
對模型進行三維散熱效能仿真建模，其仿真條件：介質為65#防凍液，介質溫度=35℃，環境溫度=55℃，總功耗為15KW，系統總流量為2.048m3/h。
展開 PERA SIM Fluid在電子散熱冷板熱仿真中的應用
導讀：本文基于安世亞太公司自主研發的高級通用流體CFD軟件PERA SIM Fluid，對某逆變器所用的水冷板進行熱仿真CFD計算（包括模型處理、網格劃分、求解設置及后處理顯示）。
本案例主要講解了以下內容：
• PERA SIM Fluid豐富的CAD接口；
• PERA SIM Fluid對冷板模型的多種網格處理方式；
• PERA SIM Fluid網格的顯示及質量檢查；
• PERA SIM Fluid求解計算的相關設置；
• PERA SIM Fluid的后處理顯示。
具體的操作步驟如下：
一、模型處理
1）導入模型
PERA SIM Fluid可以導入市面上主流的多種數據格式的CAD模型，如圖1所示。
將水冷板的CAD模型導入后，PERA SIM Fluid自動根據模型本身的幾何特征，形成點、邊、面特征，并對不同的面賦予不同的顏色，面的顏色與其名字所顯示的顏色完全一致，非常方便用戶對模型進行檢查，如圖2所示。用戶可以在模型樹下點擊勾選以隱藏/顯示對應的特征。
圖1幾何導入接口
圖2 導入水冷板模型
2）建立、封閉冷板進出口邊界
PERA SIM Fluid提供了多樣化的前處理工具。對于此水冷板的CFD仿真計算而言，需要建立冷板進出口邊界，并抽取其內部的流體空間模型，以建立共軛傳熱數值計算的完整流體模型。點擊主菜單的幾何面板，設置選擇模式為選擇邊，分別選擇進出口邊，點擊創建面按鈕，即可建立邊界面模型。
選擇水冷板的入口面模型，鼠標右鍵菜單中選擇“Move to Group移動到組”，或者點擊主菜單的移動到組命令，在左側的屬性面板中輸入新的名稱in，點擊移動，完成進口邊界的建立。
展開 基于Icepak對異形復雜水冷板的仿真詳細過程 ￥50
對于異形復雜流道結構的水冷板，無法在Icepak界面中進行創建完成，只能通過Ansys workbench中的SCDM或DesignModeler對外部三維軟件導進來的中間格式模型進行二次處理，使其稱為能夠被Icepal識別的幾何體，然后在進行Icepak進行流體和熱仿真計算。本教材以風電變流器IGBT水冷板作為案例，進行逐步講解。
某水冷板熱流仿真計算步驟講解
第一步：打開ANSYS Icepak熱模型
單獨啟動ANSYS Icepak，點擊Existing選項，從工作目錄中找到CAD修復導出的水冷板熱模型，點擊相應的文件名，點擊open，即可在打開模型。
圖1 打開水冷板熱模型
第二步：雙擊Cabinet，打開其編輯窗口，如下圖所示，修改yE的尺寸，將頂部Y面擴大10mm（用于避免進出口與Cabinet邊界相貼所造成的劣質網格）
圖2 修改計算區域
第三步：創建Hollow block：建立Hollow block，可以將模型中不需要參與熱流計算的空間消除
1、點擊快捷工具欄中的block ，在視圖中心會出現相應的block體。
圖3 創建Hollow block
2、使用面匹配功能 ，將block的尺寸調整成與計算區域cabinet同樣大小。
圖4 對Hollow block進行尺寸匹配
3、設置block屬性
雙擊上一步建立的block模型，出現其屬性面板，在Info面板下修改其優先級為0，在Properties面板下選擇Block type為Hollow，點擊下方的Done。
圖5 修改Hollow block屬性面板
第四步： 其他各模型的屬性設置
1、水體模型的參數設置
選擇模型樹下的水體模型（3個模型），點擊編輯按鈕，打開多體編輯面板，其屬性Properties面板下設置Block Type為Fluid，Fluid material中選擇Water，點擊下方的Done。
展開 某水冷板熱流仿真—CAD模型修復導入教程
當下，許多工業品呈現出智能化、微型化的趨勢，器件的熱流密度隨之而來，普通的風冷散熱已經無法滿足。液體冷卻的常用冷卻工質為水（不同百分比乙二醇混合），其來源廣泛、環境友好、價格低廉。
水冷板散熱器廣泛應用于各類工業品的散熱冷卻，比如電動汽車電池包、光伏逆變器、電動汽車控制器、醫療器械、IT服務器、變流器、軍用各類電子控制機箱等等。相對于傳統的強迫風冷散熱，水冷能有效提高系統的散熱效果，增大散熱功率，且較容易實現高防護等級。
圖1 水冷板散熱應用案例
本文以電力行業晶閘管常用的水冷板模型為例，詳細講解了如何對此水冷板CAD模型進行前處理修復、將模型導入熱仿真軟件ANSYS Icepak的流程，具有一定的普適性。
本文所使用的軟件為ANSYS SCDM19.0。
圖2 某晶閘管水冷板散熱器CAD模型
水冷板CAD模型修復、導入熱仿真軟件的具體操作說明如下：
一、常用的主要操作命令
1）設計界面下
圖3 常用修復命令
主要是使用選擇、拉動、移動、填充、分割主體、組合等命令對CAD模型做修復。
2）準備界面下
圖4 體積抽取命令
主要是使用體積抽取的命令，來抽取水冷板管道內的流體體積。
3）workbench界面下
圖5 模型轉化命令
主要是使用Workbench下的識別對象、仿真簡化等命令，將修復好的CAD模型轉換為ANSYS Icepak認可的模型，從而建立ANSYS Icepak熱流仿真模型。
展開 熱仿真代做，儲能、PCS、變流器、液冷板、管路、散熱器等產品均可 ￥100
熱仿真代做，儲能、PCS、變流器、液冷板、管路、散熱器等產品均可，價格根據產品復雜程度而定。
【培訓】天洑8月23日-26日4場“電池包水冷板”主題建模/仿真分析/優化培訓課程報名
本期培訓主題方向為“電池包水冷板”，內容涵蓋天洑多款軟件在該主題方向的仿真分析、建模、優化操作培訓。
全參數化建模及優化操作培訓【軟件工具CAESES】
●
培訓時間
：
8月23日 14:00-15:00
● 參會方式：點擊下方鏈接或掃描二維碼報名預約
報名鏈接：https://wx.vzan.com/live/tvchat-1660240267?v=637963483829069998
● 培訓日程：
●
費用說明：
免費
●
軟件簡介：
CAESES
是全參數化建模及優化軟件，包括參數化建模、幾何前處理、外部軟件連接、結果后處理及優化評估。通過集成的參數化優化策略，幫助客戶探索并得到理想的設計方案。
智能仿真操作培訓【軟件工具AICFD】
● 培訓時間：8月24日 14:00-15:00
●
參會方式：
點擊下方鏈接或掃描二維碼報名預約
報名鏈接：
https://wx.vzan.com/live/tvchat-864566650?
展開 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品散熱分析的仿真軟件，集幾何建模、網格生成、求解和后處理于一體。在封裝、組件、板和系統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，并進行適當的幾何處理，刪除產品上不影響散熱或發熱的零件整體或細節特征，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 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態熱模塊及流體模塊,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熱器件的散熱狀態,得出水冷散熱的仿真效果比常態下的溫度降低約27℃,為實際產品的設計生產提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產品小型化的發展，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，防止后期網格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導致網格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網格設置
網格劃分的好壞直接關系到計算的結果和計算時間的長短，所以在進行網格劃分的時候，優先選擇曲面狀的物體進行網格劃分，這樣在網格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 Ansys fluent16.0流固耦合散熱仿真
穩態求解：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，網格劃分只能采用混合網格，用混合網格，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。而現在有了Ansys Fluent Meshing，網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、網格劃分、接地系數、絕緣處理、風扇罩處理、氣隙處理等等。
1
電機散熱仿真分析的必要性
電機是一種實現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機械的原動機。電機在運行時將產生各種損耗，這些損耗轉變成熱量，使電機各部件發熱，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，需要采取適當的措施將電機中的熱量散發出去，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
關于Ansys CFD
計算流體動力學 (CFD) 是一款操作靈活、結果精確、應用廣泛的仿真工具。Ansys CFD 不僅能提供定性結果，還可就流體的相互作用和平衡做出準確的定量預測，讓新手和專家用戶都能運行出色的 CFD 仿真。全新基于任務的工作流程有助于用戶開展更多的工作：只需進行簡單的學習便可在較短時間內準確地解決復雜問題。
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，若有任何疑問請聯系陽普科技。
（注：文中圖片來自ANSYS官方發布的公開資料）
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，若有任何疑問請聯系陽普科技。
（注：文中圖片來自ANSYS官方發布的公開資料）
