ANSYS SCDM常用CAD修复命令在Icepak中的应用讲解

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本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了ANSYS SCDM这款CAE前处理修复工具，以及如何使用该工具对CAD模型进行修复。SCDM可以实现不考虑模型之间复杂的约束关系，快速随意编辑实体模型，为CAE分析提供干净准确的三维几何。在ANSYS SCDM中，常用的修复功能有缺失面修补、切割边/面、去除倒角、删除几何体、生成流体区域、测量等功能。此外，文章还介绍了如何将SCDM中的模型导出为Icepak热模型。

进行CAE热仿真分析前，通常需要对CAD模型进行修复操作，比如空气冷却工况下，修复CAD模型中的小尺寸倒角；液冷冷却工况下，提取冷板内流道的几何结构体；删除CAD模型中的安装孔、螺丝、螺母等等操作。那如何利用SCDM快速对CAD进行修复呢？本文将进行常用命令及功能的详细讲解。

一、ANSYS SCDM一款前处理工具

ANSYS SCDM是一款非常简洁易用的CAE前处理修复工具，可以实现不考虑模型之间复杂的约束关系，快速随意编辑实体模型，为CAE分析提供干净准确的三维几何，其实用性强，容易上手，在CAE前处理方面有着较为广泛的应用，本文适用于19.0版本，将该软件中常用的模型修复以及导入常用命令总结讲解，具有很强的普适性。

ANSYS SCDM的视图界面如下图所示，可以读入各种格式的CAD文件。

二、ANSYS SCDM常用修复命令

ANSYS SCDM可以对读入的CAD模型进行几何修复，对于后续要导入的ANSYS Icepak来说，在ANSYS SCDM中常用的修复功能有缺失面修补、切割边/面、去除倒角、删除几何体、生成流体区域、测量等功能，具体命令及操作如下：

1、选择命令

在三维模式下可以选择实体的顶点、边、轴、表面、曲面、实体以及部件，在二维模式下可以选择点和线；可以在模型树下选择多个不需要的器件；也可以点击选择面板，根据模型本身的名字、尺寸特征、面积大小等等进行批量删除。

2、拉动命令

该命令可以实现实体以及表面的偏置、拉伸、旋转等，边角也可以借助该命令在圆角与倒直角之间转化。针对于ANSYS Icepak来说，可以用来填补模型中的小缝隙，将一些对计算结果影响不大的实体对齐用来减少网格数量，修改圆柱的半径大小，选中待拉伸平面，点击拉动命令，可以输入相应的拉动尺寸，也可以继续点击下边的直到选项，点击其要拉伸至的平面。

拉伸操作

值得注意的是，在散热器和芯片之间通常情况下有一层较薄的导热硅脂，一般将导热硅脂实体删除（否则小厚度尺寸将产生巨大的网格数量），用plate来替换，此时需要用拉动命令来将间隙删除。

拉伸操作

3、移动命令

点击该命令可以对模型中的任何表面、曲面、实体以及部件移动。

4、填充命令

该命令可以借助于特征周围的实体以及曲面对特征进行填充，从而删除小特征（安装孔等）或者是缝合几何切口（倒角、凸起等），该命令在模型修复中使用最为频繁，读者要熟练掌握。根据选择特征的操作可以分为分为以下两类，以安装孔为例：

A、单选填充

点击填充命令，接着选择任意一个安装孔的内表面，点击左侧选择面板，然后点击孔等于或小于1.5mm，可以看到图中的1.5mm以下的小孔全部被选中，单击填充命令，图中模型中的孔洞消失。类似的，针对倒角的填充，点击倒角的表面，选择相同面积或者相同半径。

填充操作

B、框选填充

点击填充命令，在按住shift键的同时使用鼠标左键框选需要进行填充的安装孔，接着继续点击填充命令，被框选的安装孔都会被填充。对于其他特征也可以进行类似操作，如果待填充特征不连续，可以在按住ctrl键的同时多选。

填充操作

5、组合命令

该命令可以将实体以及曲面进行合并。具体的操作方法有：一种是先点击组合命令，接着选择待组合实体或者曲面（按住ctrl键鼠标左键单击选择多个实体或曲面），再次点击组合命令确认。另一种是先选择待组合实体（点击实体的任何特征均可），接着点击组合命令确认。需要注意的是第一种方法适用于实体以及曲面，第二种方法默认组合对象为实体。

6、切割命令

使用该命令可以实现对实体的切割，具体操作为：点击切割命令，依次选择待切割实体以及用作切割器的平面（若没有现成的需要创建），实体完成切割，鼠标左键点击需要删除的实体，点击空白处表示不删除任何部分，切割操作完成。对于一些异形的实体，将其切割成几个规则的几何体，有利于后续ANSYS Icepak对模型网格的划分，计算容易收敛。利用几何实体中的凹平面作为切割器将散热器翅片与基板分割开来。

切割操作

7、建立平面

该命令可以根据实体的表面建立基准面，可以当做切割命令中的切割器，或者是绘制草图的基准面，具体操作为：点击建立平面命令，选择实体表面或者几个边，基准面即建立完成，可以进行平移。

建立平面

8、测量

作可以测面的周长、面积、以及面与面之间的距离、夹角等，边的长度，边与边的距离、夹角等，点与点的距离。先点击测量命令，鼠标单击要测量的对象（多个对象需要同时按住ctrl键），对应的信息会在视图中显示。

测量操作

9、体积抽取

对于ANSYS Icepak液冷散热来说，该功能主要用来提取冷板中液体的流道，从而得到液体的实体几何模型。具体操作为：点击选择命令，按住ctrl键依次选择液体的进出口边，点击体积抽取命令，点击工具向导出现的液体流道就会以实体的形式被提取出来。

体积抽取操作

10、分离

分离命令可以将一个体的多个面各自分开，分开后的多个面将彼此独立。使用此功能可以快速建立机箱、机柜等方形几何结构的外壳部分。比如下图中的机柜，首先可以将机柜模型通过SCDM的仿真简化（Level0）转成一个方形的Block模型。

分离后的曲面模型可以被SCDM自动识别为Icepak特有的Plate薄板模型，后续可以用于模拟机柜的外壳。

三、ANSYS SCDM常用识别转化命令

在本文的第二部分主要介绍了如何将复杂的几何模型进行修复，得到较为干净的，适合进行CAE热分析的CAD模型。在接下来的部分中将介绍如何将模型从CAD体转化为ANSYS Icepak可识别的模型，这些功能都在Workbench界面下。

1、仿真简化

仿真简化功能可以将三维CAD体进行转化，具体有0、1、2、3四个转化级别，根据不同CAD体的特征来采取不同的简化级别。

A、0级转化

0级转化将CAD三维实体转化为一个大的非常干净的立方体，如下图2，以该几何体在X、Y、Z方向上的最大尺寸为立方体尺寸，所以在0级转化下，原几何体的所有CAD特征都会被删除。

0级转化操作

B、1级转化

1级转化使用ANSYS Icepak能够识别的立方体和圆柱体来简化CAD三维实体，实体的一些特征将会丢失。

1级转化操作

C、2级转化

2级转化使用使用ANSYS Icepak能够识别的多边形、立方体和圆柱体来简化CAD三维实体，

2级转化操作

在2级转化的选择窗口中，加强轴表示输入多边形的轴，如选择Y轴就表示图中的多边形是在X-Z平面上的；弧上的点表示多边形单端弧线上要放置的点的数量（不超过100）；长度阈值20%表示：如果一段弧线的长度小于该待简化几何体中最长弧线的20%，这段弧线将会被忽略，默认为20，但若要保留较为完整的几何体特征，需要将该数值减小。

D、3级转化

3级转化将三维CAD体直接转化成ANSYS Icepak可以识别的CAD体形式，可以完全贴合几何体的形状，在选择窗口的刻面尺寸进度条越向右，表示转化后的几何体与元几何体形状越贴合，几何特征保留越完整，但代价是在ANSYS Icepak中这类几何体的尺寸不能修改，网格划分的数量会增加，计算速度会变慢。

3级转化操作

注意：在级别3（CAD对象）转化过程中，尽量将刻面质量滚动条拉动至最右侧，以使得模型中存在的曲面更加光滑，有利于后续热模型网格的剖分。

2、风扇转化

三维的轴流风机实体模型可以通过该命令转化成ANSYS Icepak可识别的三维风机，点击风扇命令，然后鼠标左键选择风机进风口半径和Hub半径，点击绿色勾选，完成风机热模型的转换。注意：进行风机转换时，每次操作只能对一个风机进行转换。

风扇转化操作

3、开口转化

该命令可以生成ANSYS Icepak可以识别的开口，点击工具包中的开口命令，然后鼠标选择包含开口的面，也可以同时多选，SCDM自动生成开口Opening模型。注意：散热孔生成的开口模型用于建立Grille热模型。

开口转化操作

4、格子转化

格子转化命令可以生成ANSYS Icepak可以识别的散热孔，首先对模型中的散热孔生成开口（参考上一条），点击选择Workbench工具包中的格子命令，不选择保留开口选项，框选生成的开口模型，点击绿色勾选，生成格子Grille模型；SCDM会自动统计Grille散热孔的开孔率，如下图8所示。

格子转化操作

5、外壳转化

通过该命令可以将立方体的方腔转化成ANSYS Icepak可以识别的方腔，具体操作：点击选择Workbench工具包中的外壳命令，选择方腔几何体，完成外壳转化，注意在这个过程中，外壳的所有小特征将会被忽略，所以在外壳转化之前要把开口以及格子转化完成。

在Enclosure的转化过程中，如果某个面的厚度较薄，可以勾选指定薄层边界，然后对相应的薄面进行勾选。

6、显示主体

具体包括三个选项：显示仿真主体、显示非仿真主体、显示所有主体。

A、显示仿真主体，表示显示目前模型中能够被ANSYS Icepak识别的部分，包括立方体、圆柱体、多边形体、方形面、圆形面、倾斜面、二维多边形面以及用仿真简化命令简化过的三维CAD体。

B、显示非仿真主体，表示显示目前模型中还不能够被ANSYS Icepak识别的部分，还需要通过2级或者3级仿真转化的异形CAD体。

C、显示所有主体，表示显示模型所有部分。

7、识别对象

自动识别。点击选择Workbench工具包中的识别对象命令，SCDM会自动识别视图区域中立方体、圆柱体、多边形体、方形面、圆形面、倾斜面、二维多边形面以及用仿真简化命令简化过的三维CAD体，会变成红色，点击绿色勾选，将其自动转化为Block类型。

自动识别操作

A、设置对象类型。可以把转化后的几何体设置成ANSYS Icepak中的不同模型对象。如将电路板实体设置为ANSYS Icepak中的PCB模型，具体操作为：点击Workbench工具包下的识别对象，接着点击选择主体命令，选择视图中的电路板实体模型，在左侧的仿真对象类型中选择PCB，点击绿色勾选，即可将热模型的类型由Block转换为PCB类型，导入ANSYS Icepak后可以对电路板进行具体的参数设置。