
icepak案例 翅片散热器.doc
36页ICEPAK案例 翅片散热器介绍 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extruded aluminum. 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 Icepak project. 就会出现下面的窗口:3. 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 1 m ´1 m ´1 m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Home position 回来原始状态 4. 修改problem定义,包括重力选项Problem setup Basic parameters (a) 打开 Gravity vector 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. Model Cabinet 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-0.025 xE0.075yS0 yE0.25zS0 zE0.356(c) 点击 Done. (d) 点击 Scale to fit 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0.006 m 厚并将Cabinet分成两个区域:设备一面 (high-power devices 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. (c) 点击 Geometry. (d) 输入下面坐标:xS0 xE0.006yS0 yE0.25zS0 zE0.356(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.(d) 输入如下坐标:xS0.006 xE0.075yS0 yE0.25zS0.356 zE--(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offseta) 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. (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 ( Int Radius). (f) 点击 Properties. (g) 保持风扇类型为intake. (h) 在Fan flow下, 选择 Fixed 及 Mass. 输入质量流量为 0.01 kg/s. (i) 点击 Done. 5. 拷贝第一个风扇 ( fan.1) 来创建第二个和第三个风扇 ( fan.1.1 and fan.1.2). (a) 在Model manager 窗口下, 选择 fan.1. (b) 点击 button. Copy窗口打开。
(c) 输入 2 作为需要拷贝的数目 Number of copies. (d) 打开Translate 选项并输入 Y offset 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 0.0775 m. 6. 创建第一个 high-power device. 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. Icepak 将在cabinet中心生成一个矩形的 source. 你需要改变其几何尺寸并给定功耗. (b) 点击 button 打开 Sources 面板. (c) 点击 Geometry. (d) 保持缺省设置为矩形 (e) 在Plane 下拉菜单, 选择 Y-Z. (f) 输入如下坐标xS0 xE--yS0.0315 yE0.0385zS0.1805 zE0.2005(g) 点击 Properties. (h) 在 Heat source parameters下, 设置 Total heat 为 33 W. (i) 点击 Done. 7. 拷贝第一个device ( source.1) 来生成其它四个 ( source.1.1, source.1.2, source.1.3, and source.1.4). (a) 在Model manager 窗口下, 选定 source.1. (b) 点击 button. (c) 和前面复制风扇同样的步骤,在Y方向输入offset 0.045 m. 8. 建立第一个fin如风扇和设备一个,每一个翅片也是在位置上相关的,要建立这10个翅片,你需要先建立一个并在Y方向拷贝出其它9个。
(a) 点击 button 生成一个plate. Icepak 将生成一个X-Y平面的矩形plate. 你需要改变它的方向,大小和物性参数 (b) 点击 button 打开 Plates面板. (c) 点击 Geometry. (d) 在在Plane 下拉菜单, 选择 X-Z(e) 输入如下坐标:xS0.006 xE0.075yS0.0125 yE--zS0.05 zE0.331(f) 点击Properties. (g) 在 Thermal model下, 选择 Conducting thick. (h) 设置 Thickness 为 0.0025 m. (i) 保持 default 设置为 Solid material. 由于缺省材料为铝挤型材,你不需要改变它的材料. (j) 点击 Done. 9. 拷贝第一个fin( plate.1) 来生成其它9个 fins ( plate.1.1, plate.1.2, , plate.1.9). (a) 在 Model manager 窗口下, 选择 plate.1. (b) 点击 button. (c) 参照上述拷贝风扇的步骤,给Y offset 输入 0.025 m 来生成 9 个fins. 10. 建立设备的腔体该腔体是由5个矩形的walls组成。
(a) 点击 button 来生成wall. Icepak 将在X-Y平面生成矩形wall. 需要改变它的位置,大小及物性参数. (b) 点击 button 来打开 Walls 面板. (c) 点击 Geometry. (d) 输入如下坐标:xS0 xE-0.025yS0 yE0.25zS0 zE--(e) 点击 Properties. (f) 在Thermal data下, 选择 External conditions 并点击 Edit button. 这时 Wall external thermal conditions 面板将打开. i. 打开 Heat trans coeff 选项, 指定 heat transfer coeff 为 15 W/K-m . ii. 点击Done. (g) 点击Update. (h) 在 Walls 面板下点击 New,并生成第二个wall ( wall.2): · Plane: X-Y · Start/end: xS0 xE-0.025yS0 yE0.25zS0.356 zE--· Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 ! 记住每做完一次修改要点击 Update。
(i) 重复上述步骤建立 wall.3, wall.4, and wall.5,用下面的参数: · wall.3: o Plane: X-Z o Start/end: xS0 xE-0.025yS0 yE--zS0 zE0.356o Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 · wall.4: o Plane: X-Z o Start/end: xS0 xE-0.025yS0.25 yE--zS0 zE0.356o Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 · wall.5: o Plane: Y-Z o Start/end: xS-0.025 xE--yS0 yE0.25zS0 zE0.356o Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 (j) 定义完5块wall之后,点击 Done.如图 1.2, 如示 Isometric view (也可点击 button来看该示图). 图 1.2: 翅片散热器的完整模型11. 检。












