【AICFD案例教程】电机换热分析

AICFD是由天洑软件自主研发的通用智能热流体仿真软件，用于高效解决能源动力、船舶海洋、电子设备和车辆运载等领域复杂的流动和传热问题。软件涵盖了从建模、仿真到结果处理完整仿真分析流程，帮助工业企业建立设计、仿真和优化相结合的一体化流程，提高企业研发效率。

一、概 要

1）案例描述

本案例针对的是某类电机，该电机由发热体，流体管路，流体管路盖板组成，分析该电机在入口质量流量为0.139kg/s时进行换热的数值模拟。具体结果可查看后处理云图。

2）网格

整体网格为四面体网格单元为主的非结构网格，网格数量380万。

图1-1 网格模型

3）计算条件

入口边界：质量流量0.139kg/s；温度：65℃；出口边界：静压0Pa；湍流模型：Standard k-epsilon；介质：流体LLC_65deg。

二、网 格

1）新建工程

启动AICFD 2023R2；

选择 文件>新建，新建工程，选择工程文件路径，设置工程文件名，点击“确定”。

图2-1 AICFD窗口

图2-2 新建工程

2）网格导入

单击菜单栏网格>导入网格，导入外部生成的计算域网格。

图2-3 网格导入

3）网格质量检查

单击菜单栏 网格>网格质量，检查网格质量。

图2-4 网格质量检查

三、求解设置

1）求解模型

双击 求解>求解模型，设置湍流模型。本案例为稳态计算，采用不可压缩流，湍流模型采用Standardk-epsilon模型。

图3-1 模型设置

右击 材料>添加材料，MaterialType选择Gas，新建材料，修改介质物性参数，如图3-2所示。

图3-2 材料选择

右击 材料>添加材料，MaterialType选择Solid，新建材料，修改介质物性参数，如图3-3所示。

图3-3 材料选择

2）计算域

双击求解>流动分析>计算域>Domain-VOL_FLUID，计算域设置窗口中类型选择“FluidDomain”，材料选择“LLC_65deg”，然后点击“下一步”，在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域。

图3-4 分配计算域

双击 求解> 流动分析> 计算域> Domain-VOL_SOLID，计算域设置窗口中类型选择“Solid Domain”，材料选择“ADC12_20deg”，然后点击“下一步”，在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域。

图3-5 分配计算域

3）边界条件

分别设置Inlet和Outlet，需要分别设置边界名称、边界类型、边界条件和数值，如图所示；

图3-6 入口定义

图3-7 出口定义

设置Wall的边界条件，需要展开边界列表，选择面，设置边界名称、边界类型，如图所示；

图3-8 壁面定义

右击 边界条件>插入边界条件，新建边界，设置Wall，需要分别设置边界名称、边界类型，如图所示；

图3-9 新建热流边界

双击求解>流动分析>交界面>Interface-INTERFACE_WALL_NETSUDENNTATSU，查看自动识别的交界面；

图3-10 交界面设置

图3-11 求解参数设置

双击 求解>求解控制，设置求解器启停条件，迭代步数等；

图3-12 求解参数设置

右击报告表>面积分报告，设置监控出口平均温度。

图3-13 监控设置

四、初始化及求解计算

1）残差曲线与监控变量

双击 监控>残差曲线，选择查看监控曲线。

图4-1 监控曲线选择

2）初始流场设置

双击 求解>初始化，设置初始流场；

选择菜单栏 求解>初始化，初始化流场。

图4-2 初始化设置

图4-3 初始化流场

3）求解计算

选择菜单栏 求解>求解>直接求解>串行，开始计算。

图4-4 运行求解器

图4-5 选择求解模式

五、后处理

1）监控曲线

查看残差曲线。

图5-1 残差曲线

2）数据读取

双击树节点报告>流量&能量报告，选择域，选取面列表中目标部件，点击应用，读取结果数据。

图5-2 能量报告

3）求解结果更新及导入

单击菜单栏 求解>可视化结果，实现可视化求解结果更新，现版本计算完成后自动进行可视化求解结果。

图5-3 结果更新

4）可视化结果

压力云图

单击菜单栏后处理>云图，选取位置域和变量参数压力，设置等级参数256，点击应用，读取管道压力云图，可以看到在入口质量流量0.139kg/s的工况下流体管路的压力分布。

图5-4 压力云图

温度云图

单击菜单栏后处理>云图，选取位置域和变量参数温度，设置等级参数256，点击应用，读取管道温度云图，可以看到在入口质量流量0.139kg/s的工况下流体管路的温度分布。

图5-5 温度云图

单击菜单栏后处理>云图，选取位置域和变量参数温度，设置等级参数256，点击应用，读取发热面温度云图，可以看到该模型下，发热体的换热情况。

图5-6 温度云图

单击菜单栏后处理>云图，选取位置域和变量参数温度，设置等级参数256，点击应用，读取固体壁面温度云图，可以看到该模型下，固体盖板的换热情况。

图5-7 温度云图

速度流线图

单击菜单栏 后处理>流线图，设置管道内速度流线图，可以看到在入口质量流量0.139kg/s的工况下流体管路的速度流线情况。

图5-8 流线图