练习一翅片散热器世纪电源网.docx

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练习一翅片散热器世纪电源网

什么是Icepak?

...................................2

程序结构.........................................2

软件功能.........................................3

练习一翅片散热器..........................8

练习二辐射的块和板.......................43

练习三瞬态分析

练习四笔记本计算机

练习五改进的笔记本计算机

练习六IGES模型的输入

练习七非连续网格

练习八Zoom-in建模

1.1什么是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。

Icepak采用的是FLUENT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。

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：

∙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

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

图1.2.1:

软件架构

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接口下完成。

1.3.1总述

∙鼠标控制的用户接口

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）

∙支援平台

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

oheatexchangers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

1.3.4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

∙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,andgrilles

1.3.6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

对于求解器FLUENT,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,ormonochromePostScript

oPPM

oTIFF

oGIF

oJPEG

oVRML

oMPEGmovies

oAVImovies

oFLImovies

oanimatedGIFmovies

1.3.10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

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品质流量为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Icepakproject.

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1m1m1m。

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。

ProblemsetupBasicparameters

（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.

ModelCabinet

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:

-0.025

0.075

0.25

0.356

（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0.006 m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.

（c）点击Geometry.

（d）输入下面坐标：

0.006

0.25

0.356

（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：

0.006

0.075

0.25

0.356

（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.

（c）点击Geometry.

（d）输入如下坐标：

0.04

0.0475

（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,

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