【AICFD案例教程】PCB多变量AI预测分析

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

AI预测是软件的特色模块之一，可以解决工业仿真设计空间探索的时效问题。本案例针对某PCB板，对入口速度为3m/s、温度为280K时进行数值预测。预测结果见后处理-结果对比。

2）网格

整体网格为四面体非结构网格，网格数量11万。

图1-1 网格模型

3）计算条件

入口速度：3 m/s；出口静压：0Pa；湍流模型：Laminar；介质：空气，参考温度（Ref.temperature）：24.86℃；样本数：50。

二、网 格

1）新建工程

① 启动AICFD 2023R2；

② 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，设置模型。本案例为稳态计算，采用不可压缩流，采用层流模型。

图3-1 模型设置

选择 求解> 材料，双击“Air at 25C”，选择Material Properties，确认介质物性参数，如图3-2所示。

图3-2 材料参数

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

图3-3 材料参数

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3-4所示。

图3-4 材料参数

2）计算域

① 双击 求解>流动分析>计算域>Domain-HS01_900MW_2_1_MATPOINT，在计算域设置窗口中类型选择“SolidDomain”，材料选择“SI”，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；

② 同上设置Domain-HS02_350MW_1_1_MATPOINT；

图3-5 分配计算域

③ 双击 求解> 流动分析> 计算域> Domain-PCB_3_1_MATPOINT，在计算域设置窗口中类型选择“Solid Domain”，材料选择“PCB”，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3-6 分配计算域

④ 双击 求解> 流动分析> 计算域> Domain-WALL_4_1_MATPOINT，在计算域设置窗口中类型选择“Solid Domain”，材料选择“Air at 25C”，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3-7 分配计算域

3）边界条件

设置Wall的边界条件，需要展开边界列表，选择面，分别设置边界名称、边界类型、边界条件和数值，如图所示。

图3-8 壁面定义

设置Inlet和Outlet，右击 边界条件> 插入边界条件，新建边界条件，选择面,分别设置边界名称、边界类型、边界条件和数值，如图所示；

图3-9 入口定义

图3-10 出口定义

4）求解参数设置

双击 求解>流动分析>交界面>Interfaces，查看自动识别的交界面；

图3-11 交界面设置

右击 求解>流动分析>热模型，单击插入对象>热源，设置2个热源；

图3-12 交界面设置

双击 求解>求解设置 ，设置求解方程参数，包括差分方法等；

图3-13 求解方程参数设置

双击 求解>求解控制，设置求解器启停条件，迭代步数等。

图3-14 求解参数设置

四、初始化及求解计算

1）初始流场设置

① 双击 求解>初始化，设置初始流场；

② 选择菜单栏 求解>初始化，初始化流场。

图4-1 初始化设置

图4-2 初始化流场

2）求解计算

选择菜单栏求解>求解>生成AI样本，开始设置样本空间；

图4-3 运行求解器

图4-4 设置预测变量

① 在弹出的AI样本设置界面，设置温度预测范围为（250-330），设置速度预测范围为（1-10）。单击样本处理，生成样本数，如图所示；

② 点击开始，开始计算。

图4-5 设置预测范围

图4-6 生成样本数

五、后处理

1）模型训练

① 计算完成后，单击“是”开始训练；

② 训练完成后，单击“确定”，确认训练完成，单击“关闭”按钮退出当前对话框，如图所示；

图5-1 模型训练

③ 双击 求解>求解模型，打开AI预测开关，输入值：280和3；

④ 单击应用按钮，程序自动加载预测结果，如图所示。

图5-2 结果预测

⑤ 当前版本支持计算样本添加，操作如下：

⑥ 点击导入样本，跳出弹窗；

⑦ 选择添加样本所在工程文件路径下aidata>predict> result.proj文件，点击确定，完成样本添加，可点击查看样本查看所有样本；

图5-3 结果预测

2）求解结果更新及导入

双击树节点 报告表> 体积分，设置变量参数，选取域列表中PCB_3_1_MATPOINT，单击应用，读取PCB板温度；

图5-4 数据读取

图5-5 数据查看

3）结果对比

① 在进行预测计算之前， 可以先进行原始工况的计算，然后和预测后的结果进行比对；

② PCB板温度对比，可以看到预测结果与实际计算结果相差0.2%以内；

表1 数据对比

③ 单击菜单栏 后处理> 云图，选取域位置和变量参数压力，设置等级参数，点击应用，读取PCB板表面温度云图；

④ 温度云图对比，可以看到预测结果与实际计算结果温度趋势一致。

图5-6 原始工况

图5-7 预测结果