Icepak培训中文教程.pdf

Icepak 培训中文教程培训中文教程 1 目目 录录 Icepak 培训中文教程 1 目 录 . 2 1.1 什么是 Icepak? . 4 1.2 程序结构 4 1.3 软件功能 5 1.3.1 总述 . 5 1.3.2 建模 . 6 1.3.3 网格 . 7 1.3.4 材料 . 7 1.3.5 物理模型 . 7 1.3.6 边界条件 . 7 1.3.7 求解引擎 8 1.3.8 可视化后处理 . 8 1.3.9 报告 . 8 1.3.10 应用 . 9 练习 1 翅片散热器 10 介绍 . 10 问题描述 . 10 步骤 1: 创建一个新的项目 11 步骤 2: 建立模型 13 步骤 3: 网格生成 27 步骤 4: 检查气流 33 步骤 5: 保存文件 34 2 步骤 6: 求解计算 34 步骤 7: 检查结果 36 总结 . 44 附加练习 . 44 练习 2 辐射的块和板 45 简介 . 45 问题描述 . 45 步骤 1: 打开和定义一个新的项目 46 步骤 2: 建立模型 47 步骤 3: 网格生成 52 步骤 4: 检查气流 54 步骤 5: 保存没有辐射的模型 55 步骤 6: 计算没有辐射的模型 55 步骤 7:检查没有辐射的结果 56 步骤 8: 增加辐射 57 步骤 9: 计算有辐射的模型 59 步骤 10: 检查有辐射的结果 59 总结 . 60 3 1.1 什什么是么是 Icepak? IcepakIcepak 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。

IcepakIcepak 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试验不可能实现的情况，能够监控到无法测量的位置的数据 IcepakIcepak 采用的是 FLUENTFLUENT 计算流体动力学 (CFD) 求解引擎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 IcepakIcepak 提供了其它商用热分析软件不具备的特点，这些特点包括： ? 非矩形设备的精确模拟 ? 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 程序结构程序结构 IcepakIcepak 软件包包含如下内容: ? IcepakIcepak, 建模，网格和后处理工具 ? FLUENTFLUENT, 求解器 4 图图 1.2.1:1.2.1: 软件架构 IcepakIcepak 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. IcepakIcepak 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 IcepakIcepak 中显示, 如 图 1.2.1 所示. 1.3 软件功能软件功能 所有的功能均在 IcepakIcepak 界面下完成。

1.3.1 1.3.1 总述总述 ? 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 5 ? 灵活的量纲定义 ? 几何输入 IGES, STEP, IDF, 和 DXF 格式 ? 库功能 ? 帮助和文档 o 完全的超文本帮助 (包括理论和练习册) ? 支持平台 o UNIX 工作站 o Windows NT 4.0/2000/XP 的 PC 机 1.3.2 1.3.2 建模建模 ? 基于对象的建模 o cabinets 机柜 o networks 网络模型 o heat exchangers 热交换器 o wires 线 o openings 开孔 o grilles 过滤网 o sources 热源 o printed circuit boards (PCBs) PCB 板 o enclosures 腔体 o plates 板 o walls 壁 o blocks 块 o fans (with hubs) 风扇 o blowers 离心风机 o resistances 阻尼 o heat sinks 散热器 o packages 封装 ? macros 宏 o JEDEC test chambers JEDEC 试验室 o printed circuit board (PCB) o ducts 管道 o compact models for heat sinks 简化的散热器 ? 2D object shapes 2D 模型 o rectangular 矩形 o circular 圆形 o inclined 斜板 o polygon 多边形板 ? complex 3D object shapes 3D 模型 o prisms 四面体 o cylinders 圆柱 o ellipsoids 椭圆柱 6 o elliptical and concentric cylinders 椭圆柱 o prisms of polygonal and varying cross-section 多面体 o ducts of arbitrary cross-section 任意形状的管道 1.3.3 1.3.3 网格网格 ? 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 1.3.4 1.3.4 材料材料 ? 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 1.3.5 物理模型物理模型 ? 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 ? 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, and grilles 1.3.6 1.3.6 边界条件边界条件 ? 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 7 ? 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 1.3.71.3.7 求解引擎求解引擎 对于求解器 FLUENTFLUENT,是采用的有限体积算法。

有如下特点： ? 多点离散算法来缩短求解时间 ? 选择一阶迎风格式或高阶格式来提高精度 1.3.8 1.3.8 可视化后处理可视化后处理 ? 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，压力最大值 ? 粒子动画 ? 瞬态动画 ? 切面动画 ? 输出为 AVI, MPEG, FLI, 及 GIF 动画 格式 1.3.9 1.3.9 报告报告 ? 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： o color, gray-scale, or monochrome PostScript o PPM o TIFF o GIF o JPEG o VRML o MPEG movies o AVI movies o FLI movies o animated GIF movies 8 1.3.10 1.3.10 应用应用 IcepakIcepak 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 9 练习练习 1 翅片散热器翅片散热器 介绍介绍 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 10 图图 1.1:1.1: 问题描述 步骤步骤 1: 1: 创建一个新的项目创建一个新的项目 1. 启动 IcepakIcepak, 出现下面窗口 11 2. 点击 NewNew 打开一个新的 IcepakIcepak project. 就会出现下面的窗口： 3. 给定一个项目的名称并点击 CreateCreate. (a) 本项目取名为 fin, (b) 点击 CreateCreate. IcepakIcepak 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 positionHome position 回来原始状态 4. 修改 problem 定义，包括重力选项 12 Problem setupProblem setup Basic parametersBasic parameters (a) 打开 GravGravity vectority vector 选项，保持缺省值 (b) 保持其它缺省设置 (c) 点击 AcceptAccept 保存设置 步骤步骤 2: 2: 建立模型建立模型 13 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 CabinetCabinet 窗口下. ModelModel CabinetCabinet 另外：另外： 你也可以打开 CabinetCabinet 面板 ，通过点击 EditEdit 窗口. (a) 在 CabinetCabinet 面板下, 点击 GeometryGeometry. (b) 在 LocationLocation 下下, 输入下面的坐标: xSxS -0.025 xExE 0.075 ySyS 0 yEyE 0.25 zSzS 0 zEzE 0.356 (c) 点击 DoneDone. (d) 点击 Scale to fitScale to fit 来看整个绘图窗口。

另外另外: : 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) 14 点击 button 生成一个 block. IcepakIcepak 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 BlocksBlocks 面板. (c) 点击 GeometryGeometry. (d) 输入下面坐标： xSxS 0 xExE 0.006 ySyS 0 yEyE 0.25 zSzS 0 zEzE 0.35。