26ICEPAK中文培训教程(总汇)

目录1.1什么是Icepak?...............................................11.2程序结构......................................................11.3软件功能.....................................................2练习1翅片散热器...........................................6练习2辐射的块和板.........................................41练习3瞬态分析.............................................56练习4笔记本电脑...........................................75练习5修改的笔记本电脑.....................................104练习6非连续网格...........................................114练习7Zoom-in建模..........................................125练习8带有离心风机的机柜.......................................146练习9网格和模型强化练习.......................................150练习10过滤网的损失系数.........................................159练习11顺排或差排散热器.........................................174练习12减小热阻.................................................189练习13非均匀功率分布...........................................198练习14ICEPAK的CADObject模型..................................204练习15PCB板布线层接口模块......................................22411.1什么是Icepak?Icepak是强大的CAE仿真软件工具，它能够对电子产品的传热，流动进行模拟，从而提高产品的质量，大量缩短产品的上市时间。Icepak能够计算部件级，板级和系统级的问题。它能够帮助工程师完成用实验不可能实现的情况，能够监控到无法测量的位置的数据。Icepak采用的是FLUENT计算流体力学(CFD)求解器。该求解器能够完成灵活的网格划分，能够利用非结构化网格求解复杂几何问题。多点离散求解算法能够加速求解时间。Icepak提供了其它商用热分析软件不具备的特点，这些特点包括：图1.2.1:软件架构•非矩形设备的精确模拟2•接触热阻模拟•各向异性导热率•非线性风扇曲线•集中参数散热器•外部热交换器•辐射角系数的自动计算1.2程序结构Icepak软件包包含如下内容:•Icepak,建模，网格和后处理工具•FLUENT,求解器Icepak本身拥有强大的建模功能。你也可以从其它CAD和CAE软件包输入模型.Icepak然后为你的模型做网格,网格通过后就是进行CFD求解。计算结果可以在Icepak中显示,如图1.2.1所示.1.3软件功能所有的功能均在Icepak界面下完成。1.3.1总述•鼠标控制的用户界面o鼠标就能控制模型的位置，移动及改变大小o误差检查•灵活的量纲定义•几何输入IGES,STEP,IDF,和DXF格式•库功能•在线帮助和文档o完全的超文本在线帮助(包括理论和练习册)•支持平台oUNIX工作站oWindowsNT4.0/2000/XP的PC机1.3.2建模•基于对象的建模ocabinets机柜onetworks网络模型3oheatexchangers热交换器owires线oopenings开孔ogrilles过滤网osources热源oprintedcircuitboards(PCBs)PCB板oenclosures腔体oplates板owalls壁oblocks块ofans(withhubs)风扇oblowers离心风机oresistances阻尼oheatsinks散热器opackages封装•macros宏oJEDECtestchambersJEDEC试验室oprintedcircuitboard(PCB)oducts管道ocompactmodelsforheatsinks简化的散热器•2Dobjectshapes2D模型orectangular矩形ocircular圆形oinclined斜板opolygon多边形板•complex3Dobjectshapes3D模型oprisms四面体ocylinders圆柱oellipsoids椭圆柱oellipticalandconcentriccylinders椭圆柱oprismsofpolygonalandvaryingcross-section多面体oductsofarbitrarycross-section任意形状的管道1.3.3网格•自动非结构化网格生成o六面体，四面体，五面体及混合网格•网格控制o粗网格生成o细网格生成o网格检查o非连续网格41.3.4材料•综合的材料物性数据库•各向异性材料•属性随温度变化的材料1.3.5物理模型•层流/湍流模型•稳态/瞬态分析•强迫对流/自然对流/混合对流•传导•流固耦合•辐射•体积阻力•湍流模型：混合长度方程（0-方程）,双方程(标准-方程),RNG-,增强双方程(标准-带有增强壁面处理),或Spalart-Allmaras湍流模型•接触阻尼•体积阻力模型•非线性风扇曲线•集中参数的Fans,Resistances,andGrilles1.3.6边界条件•壁和表面边界条件：热流密度,温度,传热系数,辐射,和对称边界条件•开孔和过滤网•风扇•热交换器•时间相关和温度相关的热源•随时间变化的环境温度1.3.7求解引擎FLUENT求解器采用有限体积算。有如下特点：•使用多重网格算法来缩短求解时间•选择一阶迎风格式做初始计算，再使用高阶格式来提高精度51.3.8可视化后处理•3D建模和后处理•可视化速度向量，云图，粒子，网格，切面和等值面•点示踪和XY图表•速度，温度，压力，热流密度，传热系数，热流，湍流参数等云图•速度，温度，压力昀大值•迹线动画•瞬态动画•切面动画•输出为AVI,MPEG,FLI,及GIF动画格式1.3.9报告•写出用户定义的ASCII文件(如热流密度，质量流量，传热系数等)•任何点的时间历程•求解过程中点的监控•报告风扇工作点•直接输出到打印机，格式如下：ocolor,gray-scale,ormonochromePostScriptoPPMoTIFFoGIFoJPEGoVRMLoMPEGmoviesoAVImoviesoFLImoviesoanimatedGIFmovies1.3.10应用Icepak有着广泛的工程应用，如：•计算机机箱•通信设备•芯片，封装和PCB板•系统模拟•散热器•数字风洞•热管模拟6练习1翅片散热器介绍本练习显示了如何用Icepak做一个翅片散热器。通过这个练习你可以了解到：•打开一个新的project•建立blocks,openings,fans,sources,plates,walls•包括gravity的效应,湍流模拟•改变缺省材料•定义网格参数•求解•显示计算结果云图，向量和切面问题描述机柜包含5个高功率的设备（密封在一个腔体内），一块背板plate，10个翅片fins，三个fans,和一个自由开孔，如图1.1所示。Fins和plate用extrudedaluminum.每个fan质量流量为0.01kg/s，每个source为33W.根据设计目标，当环境温度为20C时设备的基座不能超过65C。7图1.1:问题描述步骤1:创建一个新的项目1.启动Icepak,出现下面窗口。2.点击New打开一个新的Icepakproject.就会出现下面的窗口：83.给定一个项目的名称并点击Create.(a)本项目取名为fin,(b)点击Create.Icepak就会生成一个缺省的机柜，尺寸为1m×1m×1m。你可以用鼠标左键旋转机柜，或用中键平移，右键放大/缩小。还可以用Homeposition回来原始状态。4.修改problem定义，包括重力选项。ProblemsetupBasicparameters9(a)打开Gravityvector选项，保持缺省值。(b)保持其它缺省设置。(c)点击Accept保存设置。步骤2:建立模型建模之前，你首先要改变机柜的大小。然后建立一块背板和开孔，接下来就是建立风扇，翅片和发热设备。1.改变机柜大小，在Cabinet窗口下.10ModelCabinet另外：你也可以打开Cabinet面板，通过点击Edit窗口.(a)在Cabinet面板下,点击Geometry.(b)在Location下,输入下面的坐标:xS-0.025xE0.075yS0yE0.25zS0zE0.356(c)点击Done.(d)点击Scaletofit来看整个绘图窗口。另外:你也可以点击button.2.建立背板该plate是0.006m厚并将Cabinet分成两个区域:设备一面(high-powerdevices在这一面的腔体内)和翅片一面(fins的那一面).背板在这里是用block来描述.(a)点击button生成一个block.Icepak将生成一个新的block并放在cabinet的中央.你需要改变block的大小。(b)点击button来打开Blocks面板.11(c)点击Geometry.(d)输入下面坐标：xS0xE0.006yS0yE0.25zS0zE0.356(e)点击Done.3.建立自由开孔(a)点击button生成一个opening.Icepak将创建一个矩形的自由开孔并在-平面.你只需要改变opening的大小即可.(b)点击button打开Openings面板.(c)点击Geometry.12(d)输入如下坐标：xS0.006xE0.075yS0yE0.25zS0.356zE--(e)点击Done.4.建立第一个风扇：每一个风扇在位置上是相关的，你只需要建立一个，并copy出其它两个即可。位置是在Y方向有一个给定的offset。(a)点击button来创建一个新的fan.Icepak将生成一个在X-Y平面上的圆形风扇.你需要改变其大小并指定其质量流量.(b)点击button来打开Fans面板.13(c)点击Geometry.(d)输入如下坐标：xC0.04yC0.0475zC0(e)输入外径为0.03(Radius),内径0.01(IntRadius).(f)点击Properties.(g)保持风扇类型为intake.(h)在Fanflow下,选择Fixed及Mass.输入质量流量为0.01kg/s.(i)点击Done.145.拷贝第一个风扇(fan.1)来创建第二个和第三个风扇(fan.1.1andfan.1.2).(a)在Modelmanager窗口下,选择fan.1.(b)点击button.Copy窗口打开。.15(c)输入2作为需要拷贝的数目Numberofcopies.(d)打开Translate选项并输入Yoffset为0.0775.(e)点击Apply.Icepak将创建两个同样的风扇，其间距为Y方向0.0775m.6.创建第一个high-powerdevice.就象风扇一样，每个device也是位置上相关的,要生成5个devices,你需要先建立一个，并在Y方向拷贝即可。(a)点击button生成一个热源.Icep