Ansys 2023全球仿真大会“有奖征集大赛”获奖作品

在近日举办的Ansys 2023全球仿真大会“有奖征集大赛颁奖仪式”上，我们隆重揭晓了本届大赛决赛最终获奖作品。来自不同领域的28名入选“TOP优秀作品”的选手进入了总决赛的激烈竞争。经过前期Ansys技术专家评审、网络投票、以及大会现场观众投票，最终一/二/三等奖项的得主脱颖而出，在场观众一同见证了这些获奖选手们的荣耀时刻，为他们的创新和努力鼓掌喝彩。

此次征集大赛吸引了来自各行业领域的杰出参赛者，分别代表高校组、企业组、Ansys官方及渠道合作伙伴组。整个大赛从初期的投稿开始，便受到了广泛的关注，截稿至8月中旬，Ansys共收到100多篇作品的投稿，这些作品充分展示了仿真技术在各个领域的广泛应用和创新思维，为行业发展注入了新动力。以下获奖作品先睹为快！

   

“Ansys 2023全球仿真大会”有奖征集大赛一等奖

李杰 | 上海交通大学

作品名称：射频集成模块的多物理场仿真和优化设计研究

作品类型：文本

作品简介：本作品基于Ansys SIwave，Icepak和Mechanical，对射频频率综合集成模块进行了电热力多场联合分析和优化设计。对电热力综合性能进行了优化，同时实现了面积缩减目标。实测结果验证了电热仿真的准确性。

入选理由： 该作品清晰地介绍了Ansys各物理域仿真工具的特点和多物理场仿真流程，充分展示了Ansys在多场耦合仿真方面的强大能力。此外，该作品还通过采用多物理场方法对射频模块的电热力耦合进行计算，并进行了多物理领域的优化。这不仅提供了很强的应用价值，还在工程实践中进行了试验对照，进一步证明了其工程应用潜力。

丁萍 | 中兴微电子

作品名称：一种用于大规模先进3DIC设计的热解决方案

作品类型：文本

作品简介：随着3DIC集成度的提高，热相互作用越来越严重，FinFET元件的局部温度相对于平面MOS结构更高，多种因素都可能导致芯片温度升高并使电迁移现象恶化，进而导致功能误差、使用寿命缩短等可靠性问题。传统的分析方法用于3D结构可能会导致过设计或考虑不足。本文采用的方案可以准确地建模现实的散热环境，并为复杂的3DIC系统生成热边界条件；同时考虑到芯片之间的热积累和热耦合等多种因素，不同的层和位置会生成不同的温度（Tj）。以芯片为中心的热分析所产生的真实空间温度分布场景可以替代传统EM分析中的均一全局温度设置。通过thermal-aware EM分析，可以避免设计过度和设计不足。仿真结果可为系统的散热设计提供指导。另外，通过消除温度悲观量，我们可以减少迭代时间；或者，我们可以增加芯片密度或频率来提高设计性能。

入选理由：该论文是当下最热门和复杂的3DIC热-电多物理场分析，使用多尺度热分析方法，创新度比较高，有极佳的应用价值。

高阳 | 北京地平线信息技术有限公司

作品名称：芯片级 EMI 仿真分析方案

作品类型：文本

作品简介：基于 Ansys 电磁兼容套件，在芯片的 EMI 方向进行研究，输出可实际应用于工程的案例。

入选理由：文章成功针对汽车芯片在电磁兼容（EMC）方面进行了全面和系统的研究，特别是在当前汽车电子化和智能化趋势加速的背景下，这一聚焦点使得研究具有非常高的应用价值。利用Ansys 电磁仿真工具组合，不仅深入研究探讨了传导和辐射干扰的机制，而且还对仿真和实验结果进行了详细的一致性比较。这对于汽车芯片设计和应用具有直接的指导意义，尤其是在需要满足严格安全标准的场合。

张旭 | 安似科技

作品名称：基于HFSS的相控阵天线仿真模型的降阶复用方法

作品类型：文本

作品简介：SPDM（Simulation Process and Data Management）在数字化转型和数字孪生中的关键作用，而降阶模型（ROM）则是SPDM领域中进行仿真数据管理的常用技术，可以减少高维度仿真模型的计算复杂性，同时保持准确性。本文提出了使用HFSS SBR+ Solver来实现远场存档的降阶方法，同时介绍了数据导出和导入的操作技巧，以及通过python进行自动化导入的思路和demo。文章总结了通过这种方法可以实现阵列天线模型的降阶存档，保留远场数据的同时提高了效率。

入选理由：把降阶模型应用到HFSS很有创新性，使用脚本进行HFSS仿真数据的自动化导入在实际工程仿真中非常有应用价值。

   

“Ansys 2023全球仿真大会”有奖征集大赛二等奖

方畅，钟灿英 | 深圳大学

作品名称：基于MATLAB编程调用HFSS自动化建模与仿真

作品类型：文本

作品简介：随着近年来人们对超表面的研究越来越深入，使用电磁软件仿真超表面的需求也越来越多。本作品重点介绍了利用MATLAB编程调用HFSS自动化建模的基本操作，通过MATLAB编写VBS脚本可以完成几乎所有HFSS用户界面可实现的功能，验证了编程自动化建模的高效性与准确性。

入选理由：作者介绍了使用Matlab编程实现自动化建模以及数据后处理的过程，扩展了HFSS的应用价值，极大提高了HFSS的自动化仿真效率，有较高的参考价值。

眭明馨 | 合肥工业大学

作品名称：基于LS-DYNA流固耦合的油浸式变压器油箱电弧故障仿真

作品类型：文本

作品简介： 由于油浸式变压器油箱内部电弧放电故障产生可燃气体，导致压强陡升引发一系列燃爆事故，故分析故障后压力波的传递以及引发的油箱变形，并于此基础从柔性化的角度优化油箱结构。采用显式动力学软件LS-DYNA中的流固耦合算法对整个油箱故障发生过程进行数值模拟，等效转换故障电弧能量为爆炸能量，捕捉流体和油箱结构的瞬态响应，模拟故障产生的结果。

入选理由： 该作品在油浸式变压器行业中采用了LS-DYNA中的爆炸流固耦合方法，相较于传统的静态方法，提供了更准确的模拟结果。该作品详细介绍了计算流程，使其容易被其他从业者理解和应用，具有广泛推广的潜力，建议后期采用S-ALE方法进一步可提升计算效率。作品还关注了实际客户可能面临的油浸式变压器电弧故障问题，提供了从材料测试到模型设置、结构分析和优化的全面解决方案，具备实际应用的参考价值。最后，对爆炸能量和电弧能量之间的等效关系提出了对比说明的建议，为该领域的研究提供了更深入的探讨。

陈团海 | 中海石油气电集团有限责任公司

作品名称：仿真技术在全球首座悬臂式基础27万方LNG储罐中的应用

作品类型：文本

作品简介：由于液化天然气(LNG)站址的限制，LNG储罐被布置在部分基岩部分土层的基础上，称为“悬臂式”基础LNG储罐，再加上大跨度网壳结构，悬臂式基础27万LNG储罐的设计难度非常大。本内容先介绍了如何采用Ansys软件建立悬臂式基础27万LNG储罐分析模型，重点对基础的模拟进行了剖析，随后分析储罐的关键荷载及求解方法，最后利用关键工况计算结果对“悬臂式”基础结构能否满足规范要求进行分析。结果表明，采用Ansys软件能够准确地对“悬臂式”基础LNG储罐进行仿真模拟，“悬臂式”基础LNG储罐在满足差异沉降的条件下，其基础的刚度高于常规结构的储罐，该型式的储罐可以广泛推广。

入选理由：该作品展示了如何通过Ansys结构软件实现了挑战性和开创性的产品设计，内容详实且结果分析细致。特别是在支持高安全要求的LNG产品研发方面，该作品展现了Ansys结构软件的强大指导作用，为研发工作提供了有力支持。

柳凯 | 中兴通讯股份有限公司

作品名称：智能家端产品高速数字信号与射频模拟信号互耦联合仿真实践

作品类型：文本

作品简介：智能家端产品Wifi信号接收性能很容易受到高速信号影响，以往做Emc信号干扰都是使用理想高速信号进行仿真，与实际情况有太多的差距，导致干扰仿真与实际差距很大，本实践通过信号完整性与EMc结合来模拟实际噪声信号对Wifi的影响，从而准确评估电路的Emc噪声特性，为产品研发缩短周期，提高产品的整体性能和研发周期。

入选理由：应用话题很有代表性，仿真流程及内容丰富。该研究采用了信号完整性与EMC结合的方法，以模拟实际噪声信号对WiFi的影响。这不仅有助于更准确地评估电路的EMC噪声特性，还能为产品研发提供有价值的指导，从而缩短产品研发周期和提高产品的整体性能。

杨菊 | 深圳市中兴微电子技术有限公司

作品名称：DDR信号前仿真流程在先进封装设计中的应用

作品类型：文本

作品简介： 当前手机、电脑、智能装备等电子产品更新迭代迅速，芯片研发面临诸多挑战，在芯片封装领域，电磁仿真可分为前仿真和后仿真，前仿真可实现在设计前期给出设计规则，cover工艺风险。本文将介绍信号前仿真流程在2.5D先进封装设计中片外互连信号上的应用，首先介绍信号前仿真中包括的几个关键步骤；然后，以DDR5信号的前仿真为例，详细介绍每一个步骤的关键点和其相关的仿真结果；最后，对信号前仿真流程进行总结，给出该流程的优势与不足。

入选理由：文中主要讨论使用前仿真方法来优化先进封装中的DDR信号，有比较高的应用推广价值。

高威 | 新科益系统与咨询（上海）有限公司

作品名称：RDN (肾动脉消融) 治疗的CFD仿真

作品类型：文本

作品简介：本案例利用Ansys Fluent仿真了RDN（肾动脉消融）治疗过程中人体组织温度的变化状况。通过Fluent的电-热多物理场耦合能力，分析了射频消融过程中组织内电场分布及其引发的焦耳热现象。结合血液流动状态分析，得到了整个治疗过程中的组织温度分布规律。

入选理由：技术路线具有一定的创新，通过Maxwell与Fluent，对肾动脉消融仿真提供了相对靠谱的技术路线，可借鉴应用于其它相似领域。

   

“Ansys 2023全球仿真大会”有奖征集大赛三等奖

丁宇航 | 长安大学

作品名称：基于PyMAPDL的梁的屈曲及屈曲后分析

作品类型：文本

作品简介：经典Ansys APDL语言命令流记忆学习困难，给初学者入门Ansys造成了很大的障碍。PyMAPDL结合Ansys Mechanical APDL强大的建模能力和Python语言高效，拓展性强，易学习入门的特点，在参数化建模，Ansys二次开发等方面展现出了广阔的应用前景。本案例针对经典梁与考虑轴向伸缩和剪切变形的梁的屈曲与后问题，结合Python标准库和第三方库，实现计算高效，可操作性强的PyMAPDL梁单元模型。本案例采用梁单元，板壳单元，实体单元在Ansys workbench中进行了参数化建模。结果表明，workbench中参数化模型的计算效率较低。Beam188梁单元采用截面常剪切应变的假定，与精确解结果有微小差异；实体单元与精确解的结果最为接近，能够较为精确考虑截面剪切变形的影响。

入选理由：作者全面而详尽地介绍了PyAnsys的使用和优势，为未来仿真工程师提供了重要的参考。文章不仅系统地研究了PyAPDL与Workbench在仿真应用中的特点，并进行了对比分析，同时也深入挖掘了PyAPDL的应用潜力。这篇文章在网络上罕见，具有一定的创新性，为Ansys MAPDL语言、Workbench和PyMAPDL之间的比较提供了深刻的理解，为进阶用户提供了有价值的指导和参考，使其能够更好地利用PyAnsys进行仿真工作。

邢攸冬 | 山东理工大学

作品名称：带新型防爬吸能器的轨道列车碰撞仿真模拟

作品类型：文本

作品简介：列车被动安全保护是保证乘客生命安全的最后一层防线。轨道交通列车有防爬吸能器的被动保护作用，可以明显减少伤亡程度。因此，对轨道列车安全部件--防爬吸能装置有较高要求。本作品改进传统形式防爬器，首先制备了一种一维复合结构防爬吸能器，用仿真的手段与试验结果进行对比，表征仿真结果的准确性。列车碰撞过程难以避免偏置加载的环境，对一维结构进行正向与偏置加载研究，结果发现一维结构偏置加载性能不好，因此设计了二维结构。对不同横梁尺寸的二维结构进行不同工况加载，进一步将二维结构安装在列车车头处进行不同工况下列车车头碰撞仿真模拟，以保护列车车头。

入选理由：作者运用了LS-DYNA进行轨道车辆的被动安全设计，其工作细致入微，充分彰显了LS-DYNA在被动安全仿真领域的卓越优势和实际价值。作者通过LS-DYNA对轨道车辆的主要碰撞吸能机构进行了优化设计，文档详实且逻辑清晰。此外，作者还在防爬吸能器碰撞仿真方面展现出高度细致的工作，准确引用了相关材料，并对防爬吸能器进行了优化，为实际设计工作提供了有力的指导。

张克鹏 | 浙江大学

作品名称：四通换向阀流致振动特性的数值模拟和试验验证

作品类型：文本

作品简介：为了改善热泵空调系统制冷制热工作方式发生变化时，四通换向阀(FWRV)产生的低效率和故障，对FWRV的结构进行研究具有重要意义。本文通过构建滑块运动过程的控制方程，利用CFD软件Ansys FLUENT对FWRV换向过程进行仿真，并从滑块速度、滑块加速度、滑块力、制冷剂泄漏等方面进行了详细研究。一些研究表明，对滑块进行结构改进可以大大提高FWRV的工作性能。增加滑块的高度，不仅提高了FWRV的泄压能力，防止滑块被高压气体冲击损坏，而且减少了定向过程中制冷剂的泄漏；当减小滑块长度时，虽然会提高FWRV的泄压能力，但同时也增加了制冷剂的泄漏量。研究结果为设计人员提高FWRV性能提供了理论依据和改进方向。

入选理由：采用CFD仿真结合实验论证的方式，对FWRV的设计提供指导分析，不仅提高了FWRV的泄压能力，防止滑块被高压气体冲击损坏，而且减少了定向过程中制冷剂的泄漏；当减小滑块长度时，非常具有应用价值。

董欣欣 | 深圳市中兴微电子技术有限公司

作品名称：A Novel Fitting Method of Package Material Parameters Based On MOP

作品类型：文本

作品简介：众所周知，准确的仿真模型是研究封装设计的关键。但在大多数情况下，如果仅仅使用制造商提供的材料参数，仿真结果与测试结果往往不一致。为了解决该问题，我们借助多目标优化软件optiSLang，以测试数据和仿真结果的差异为优化目标，拟合出可用于仿真的材料参数。该材料参数使得仿真结果与测试结果具有较好的一致性，可用于后续所有同一材料的仿真。

入选理由：该论文成功解决了一个常见但易被忽视的问题：即制造商提供的材料参数往往不能保证仿真与实验结果的一致性。该研究在这方面的创新之处在于结合使用HFSS（高频结构模拟器）和optiSLang（多目标优化软件）来对封装材料进行拟合，题目新颖，且有仿真/测试结果比对。

韩朋飞 | 特灵空调系统（中国）有限公司

作品名称：间接蒸发冷却传热数值模拟与实验对比

作品类型：文本

作品简介：计算中心或数据存储中心空调系统约占总能耗的40%，提高空调能效是一种降低能耗的有效方法。间接蒸发冷却换热，可以在几乎不增加能耗的前提下，大大提高空调能效。但间接蒸发冷却换热，受到布水、风向和重力等复杂因素的影响，难以快速得到具体情况下较优的设计。本文对比了间接蒸发冷却换热数值模拟和实验的数据，结果显示数值模拟可以比较准确的预测间接蒸发冷却的湿模式换热效率，本文工况误差在±15%以内。二次空气侧不同流向带来的影响，其变化趋势也和实验一致。证明了本文方法可以用于指导间接蒸发冷却的设计，寻找较优的设计方案。

入选理由：文章中采用实验和CFD模拟的对比，文章中采用DDPM方法结合蒸发模型，对间接蒸发冷却换热过程进行了建模和验证，模拟方法上具有一定的创新度，并且与实验进行了对比，对实际的生产设计具有指导意义。

黄克捷 | 南方电网科学研究院有限责任公司

作品名称：使用Ansys Maxwell计算变压器零序阻抗的三种方法

作品类型：文本

作品简介：变压器零序阻抗是电力系统的重要参数之一，用于计算单相接地故障时短路电流的零序分量。变压器的零序阻抗主要受铁心结构和接线组的影响，用解析法精确计算变压器的零序阻抗比较困难。在Ansys Maxwell中建立了YNyn0d11型三相三列变压器零序阻抗有限元模型，研究了零序阻抗的伏安法、能量法和电感矩阵法三种计算方法。仿真结果与试验数据吻合较好，验证了三种仿真方法的正确性。在仿真模型的基础上，研究了油箱或磁屏蔽对零序阻抗的影响。

入选理由：有仿真结果，有实验结果，促进Maxwell在电力装备行业的工程应用。

毛伊依 | 小米

作品名称：Ansys Fluent在生态链产品中的应用

作品类型：文本

作品简介：主要介绍Ansys Fluent在小米生态链产品中的具体应用，包括破壁机流道改善、吸尘器吸力提升等案例。

入选理由：通过两个案例展示了Ansys CFD在小米生态链中的应用，具有较高的应用价值。在吸尘器的案例中采用DPM研究灰尘的运动，从而对设备进行改进。如若采用Rocky DEM针对毛发建模，通过CFD+DEM的方法模拟吸尘器，研究毛发柳絮等对吸尘器的堵塞，提高仿真精度，更加有利于指导设计。

张泽宇 | 联想（北京）有限公司

作品名称：基于optiSLang的多场景联合提取介电常数技术

作品类型：文本

作品简介：由于信号工作频率越来越高，获得准确的介电常数来进行信号完整性仿真也就变得尤为重要，目前常用的介电常数检测方法往往需要大量的人力来提取介电常数，效率十分低下。Ansys公司推出了optiSLang软件，optiSLang将DOE算法和回归法结合，将随机变量输入至模型中，通过不断的优化迭代获得最优设计参数。本文通过在optiSLang中同时代入两组仿测值进行拟合来提高准确性，通过验证案例证明了多场景联合仿真提取的参数比单一场景提取的参数更准确。

入选理由：该论文成功地展示了optiSLang在这一特定应用中的强大优势。通过使用先进的优化和回归方法，作者不仅提高了仿真准确性，还提出了一种更有效和高效的方法来解决信号完整性仿真中的一个核心问题，文章展示了仿真测试拟合的流程，仿真测试结果拟合不错。

李旭 | 安似科技

作品名称：扬声器杂音干扰空间耦合仿真方案

作品类型：文本

作品简介：消费者对便携式设备品质要求越来越高，小巧紧凑的产品要求也让研发人员在电磁设计面临更多的挑战。传统的电磁设计分析往往聚焦在大型复杂的印制电路板的信号完整性和电源完整性分析，杂音干扰的耦合路径也局限在类二维的印制电路板层面。在目前紧凑化器件堆叠条件下，扬声器的杂音分析也应将耦合路径扩展至三维空间中进行，以评估电磁组件所产生的电场和磁场影响。

入选理由：针对消费电子中的磁性器件对其他部件的干扰做了比较详细的分析，对当前消费电子紧凑化设计非常有指导意义。

廉海浔 | 安似科技

作品名称：Icepak与RHSC-ET耦合计算Die温度场

作品类型：文本

作品简介：芯片设计阶段热设计的重要性日益增加，尤其涉及到先进封装，Die温度的梯度更需要设计人员提前 预测。本作品耦合SIwave、Icepak、RHSC-ET求解Die内温度场，首先通过SIwave与Icepak计算求解包含CTM模型（考虑漏电流的powermap）、PCB/PKG功耗的温度场，提取Die周围的HTC，导入RHSC-ET中计算Die内温度场。

入选理由：该作品通过RedHawk ET与Icepak的协同仿真流程，可以帮助设计者得到高精度的系统热分布结果，同时也可以通过Redhawk ET优化Die/Interposer的散热能力，具有较强的工程应用价值，帮助设计者应对2.5D/3D IC在散热优化上的挑战。

郑晓磊 | 北京数字航宇科技有限公司

作品名称：皮碗密封结构磨损及密封性能分析

作品类型：文本

作品简介：利用Ansys 仿真软件进行皮碗结构磨损及密封性能研究。借助Ansys Mechanical研究皮碗密封结构接触压力，分析结构在过盈装配条件下皮碗与轴之间的接触状态。建立Archard磨损模型，分析皮碗与转轴之间的磨损状态以及出现磨损后对皮碗密封性能的影响。

入选理由：该作品充分并深度地利用了Ansys结构产品的现有和最新功能，系统地研究了皮碗结构的磨损和密封性能问题。它不仅较全面地分析了密封和磨损等大变形问题，还综合展示了Mechanical在高度非线性领域的强大功能，具有一定的创新性。

Ansys 2023全球仿真大会不仅吸引了众多投稿的杰出作品作者，也为仿真技术的发展和创新搭建了一个重要平台。此次有奖征集大赛各个组别的入围作品和TOP优秀作品都已收录至Ansys数字资源中心专区，以供广大用户学习和参考。

恭喜以上获奖的作者，也感谢所有参与本次大赛的Ansys用户，是你们的参与和努力付出让这个大会更加丰富多彩！