新一代电热耦合仿真平台AEDT Icepak实操体验分享

1. 前言

从19版本开始，经典版Icepak的部分功能被集成在Ansys Electronics Desktop界面内，更注重电和热的耦合，可以在一个界面内完成与HFSS、MAXWELL、Q3D等的双向耦合分析。其自带教程波导元件和线圈讲解的主要是求解和后处理部分，但限于篇幅对几何建模部分没有过多展开。本文分享了近期的操作体验，并简略说明了与经典Icepak的不同。

2. 区别于经典Icepak的项目管理

经典Icepak中，每个Icepak任务只保持一个项目在当前界面，如果与HFSS或Maxwell做耦合分析，需要在Workbench平台内建立数据链接。如下图，AEDT界面内，可以同时打开多个项目(project4和project6)，每个项目内又可以建立多个任务(Icepak6-1，Icepak6-2和maxwell1)。任务可以在不同项目间拷贝粘贴。任务下的几何元件和属性，也可拷贝粘贴到同一项目或不同项目内的其它任务。任务间的切换，可以双击任务名，也可在主菜单window下选择。

3. 铝板传热问题的AEDT Icepak和经典Icepak对比

一铝板，宽60高50厚4，发热量4W，20度环境温度下开放空间自然对流散热。铝板材料取系统默认AL-EXTRUDED，表面状态取系统默认Steel-oxidised-surface。不考虑辐射。AEDT Icepak中建模如图，

重力方向-Y。计算域X向180，Y向240，Z向40，6个面均为opening。网格设置如图:

生成网格如下图，单元数14416，可见为非结构化网格。

铝板的网格见下图，虽然在前面网格设置中edge的最小单元设为2，但在板厚方向系统自动加密至18个单元，X和Y向单元数分别为10和7。取铝板中心位置为温度监测点。

计算在325步时收敛如下图。

注意AEDT Icepak的残差窗口和温度监测窗口为1个界面，右侧的纵轴为监测值。曲线窗口内可以用鼠标中键和滚轮实现拖曳和局部缩放，当鼠标接近某条曲线时，自动显示曲线定义，点击后对应的纵轴加亮显示如下图。

计算完成后AEDT Icepak不跳出类似经典Icepak的results overview窗口，看不到实际计算的发热量和进出口质量差值。热平衡检查可以点击ribbon menu的results页面的fields summary如下图，

可见铝板发出的热量和计算域边界流出的热量均为4W。铝板温度场如下图，最高温度78.2度。

同样的输入和边界条件在经典Icepak中计算，铝板不设置3个方向的单元数量时，系统在X、Y、Z方向分别生成7、4、5个单元，单元数19845。计算出的铝板最高温度81度如下图。

按照AEDT Icepak自动生成的铝板3个方向单元数量10、7、18设置如图，单元总数23565。

计算出的铝板最高温度79.27度如图。

4. 带opening的箱体流场计算

AEDT Icepak中没有直接的enclosure按钮，建立方式如下：利用draw box按钮建立同尺寸的实体方块如图，

选择欲开孔的Y向2个面后，利用detach faces功能拆分为3个壳体零件如图，

Y向的2个面转化为2个面体(模型树中的box1_detach1和box1_detach2)，中间的框形壳体如图。

在Y向的2个面上利用draw rectangle画出矩形，再利用assign thermal指定为opening如图。

计算域的-Y面指定为速度opening如图。

计算域的+Y面指定为压力opening。中间的框形壳体网格如图。

只计算流场，残差和监测点(箱体上开孔)曲线如图。

箱体内部流速分布如图。

AEDT Icepak提供了一个十分有用的功能：操作记录。如下图，实心体生成6面壳体的2个操作(createbox和detachfaces)记录在物体box1下。箱体上部开孔生成后，复制+平移得到下部开孔，相应的操作duplicatealongline和move也被记录。从最后的操作向回删除，直到detachfaces被删除后，最早的实心方块即被恢复。