【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
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
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