【AICFD案例教程】水冷板散熱分析

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【AICFD案例教程】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。

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。

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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。

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”。

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圖2-1 AICFD窗口

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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。

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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。

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圖2-4?網格質量檢查

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。

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圖3-1?模型設置

右擊 材料>添加材料,Material Type選擇Solid,新建材料,修改介質物性參數,如圖3-2所示;

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圖3-2 材料選擇

右擊 材料>添加材料,Material Type選擇Liquid,新建材料,修改介質物性參數,如圖3-3所示;

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圖3-3?材料選擇

2)計算域

① 雙擊 求解>流動分析>計算域>Domain-COLD_ZONE,在計算域設置窗口中類型選擇“SolidDomain”,材料選擇“Aluminum”,然后點擊“下一步”,在打開的流體模型窗口點擊“確定”,將網格分配到計算域;

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圖3-4 分配計算域

② 雙擊 求解> 流動分析> 計算域>Domain-HEAT1ZONE,在計算域設置窗口中類型選擇“SolidDomain”,材料選擇“silicon”,然后點擊“下一步”,在打開的流體模型窗口點擊“確定”,將網格分配到計算域;

③?同上設置Domain-HEAT2ZONE;

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圖3-5 分配計算域

④ 雙擊 求解>流動分析>計算域>Domain-PIPE_ZONE,在計算域設置窗口中類型選擇“FulidDomain”,材料選擇“yierchun”,然后點擊“下一步”,在打開的流體模型窗口點擊“確定”,將網格分配到計算域;

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圖3-6? 分配計算域

3)邊界條件

分別設置Inlet和Outlet,需要分別設置邊界名稱、邊界類型、邊界條件和數值,如圖所示;

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圖3-7? 入口定義

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圖3-8? 出口定義

設置所有Wall的邊界條件,需要分別設置邊界名稱、邊界類型、邊界條件和數值,如圖所示。

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圖3-9? 壁面定義

雙擊 求解> 流動分析> 交界面> Interfaces,查看自動識別的交界面;

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圖3-10? 交界面設置

4)求解參數設置

右擊 求解> 流動分析> 熱模型,單擊 插入對象> 熱源,設置2個熱源;

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圖3-11 熱源設置

雙擊 求解> 求解設置 ,設置計算方法,包括差分方法等;

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圖3-12?求解參數設置

雙擊 求解> 求解控制 ,設置求解器啟停條件,迭代步數等。

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圖3-13 求解參數設置

右擊 報告表>面積分報告?,設置監控進出口熱流量。

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圖3-14 求解參數設置

初始化及求解計算

1)殘差曲線與監控變量

雙擊 監控>殘差曲線,選擇查看監控曲線。

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圖4-1?監控曲線選擇

2)初始流場設置

① 雙擊 求解>初始化,設置初始流場;

②?選擇菜單欄 求解>初始化,初始化流場。

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圖4-2? 初始化設置

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圖4-3? 初始化流場

3)求解計算

選擇菜單欄 求解>求解>直接求解>并行,開始計算。

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圖4-4? 運行求解器

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圖4-5? 選擇求解模式

后處理

1)監控曲線

查看殘差曲線。

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圖5-1? 殘差曲線

2)數據讀取

雙擊樹節點 報告>面積分報告,設置變量參數,選取域列表中目標部件,點擊應用,讀取進出口溫度數據。

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圖5-2? 流量報告

3)求解結果更新及導入

單擊菜單欄 求解>可視化結果,實現可視化求解結果更新,現版本計算完成后自動進行可視化求解結果。

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圖5-3? 結果更新

4)可視化結果

① 溫度云圖

單擊菜單欄 后處理> 云圖,選取位置域和變量參數,設置等級參數256,點擊應用,讀取表面溫度云圖,可以看到溫度由熱源處向外遞減。

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圖5-4 溫度云圖

單擊菜單欄 后處理> 云圖,選取位置域和變量參數,設置等級參數256,點擊應用,讀取管道溫度云圖,可以看到流體經過管道后 溫度升高。

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圖5-5 溫度云圖

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