Icepak实例详解(中文)
Icepak中文练习教程
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
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.
10
(c) 点击 Geometry. (d) 输入下面坐标：
xS 0 yS 0 zS 0
xE 0.006 yE 0.25 zE 0.356
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.
9
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:
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
1
• 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练习实例笔记本电脑
第三組
第四組
第五組
第六組
第七組
建立 CPU 風扇
P-Q Curve data
建立外排風扇
P-Q Curve data
Volumetric Flow Rate 0
2.49E-04 4.99E-04 7.48E-04 9.47E-04
Pressure Drop 11.76 7.448 4.41 3.136 0
Generate Mesh
Results
No Image
Velocity
建立 CPU 風扇 Grille
建立 三組 Cabinet之Grille
第一組
第二組
第三組
檢測模型與摘要
產生網格
Mesh Quality ( I )
Mesh Quality ( II )
Results
Temperature Contour
Plane Cut
Modify
Notebook Computer
開檔與設定
建立模型
Cabinet：
建立材料 選擇此按鍵
或雙擊 material.1
Density & Specific heat 於固體材料僅 於暫態分析時使用
建立硬碟模型
硬碟模型可以中空棱柱方塊代表
建立軟碟模型
軟碟模型可以中空棱柱方塊代表
建立 CPU 模型
•以一組實體與中空方塊建立 Power Supply 模型
建立第二組 Power supply
建立 Pack 裝置
Group Block Object
Right Click
選取所有 Block 物件(shift + 滑鼠左鍵 ) 以拖拉方式將所選取之Block 物件放置 Group.1
ANSYSIcepak瞬态模拟计算案例stepbystep
ANSYSIcepak瞬态模拟计算案例stepbystep一、写在前面本教程的目的是演示ANSYS Icepak的瞬态热模拟计算功能。
在这个案例中，读者可以掌握：1.对热模拟定义瞬态设置；2.对几何指定随时间变化的参数；3.通过组（Group）拷贝模型；4.检查瞬态热模拟的计算结果，包括计算结果的动画展示；注意：由于网格划分方法和Fluent求解器版本的不同，网格数以及计算结果可能略有不同。
二、案例描述本案例模型包括：一个散热器、4个面热源位于散热器基板底部，每个热源热耗随时间进行变化，峰值热耗100w。
整体模型放置于在自然冷却的环境下进行散热。
(假定读者熟悉ANSYS Icepak的基本操作，不熟悉读者可点击文尾的阅读原文查看笔者在仿真秀官网发布视频教程)三、热模拟过程1、启动ANSYS Icepak，建立新的项目，并对其命名为Transient；Icepak的项目不允许有中文、星号*、逗号，等等字符，输入字母或者数字即可。
2、打开Problem setup—Basic parameters，进入Transient setup面板，选择Transient，进行瞬态设置，在Start和End中分别输入0和20，表示计算的总时长为20s。
3、点击Edit parameters ，选择Time step时间步长，将其设置为1s，并且在Solution save interval中也设置为1（Time step与Solution save interval数值的乘积表示瞬态计算结果保存的频率，即多少S保存一次结果），点击 Transient parameters面板的Accept，保存瞬态时间的设置。
注意：每个工况的时间步长是不一致的，如果时间步长过大，则瞬态时间的精度不够，可能导致瞬态计算结果不稳定，求解发散；但是如果时间步长过小，则造成计算耦合的时间非常长。
4、构建热模型①Cabinet：双击打开cabinet面板，点击属性，修改Min y、Max y为Opening，点击Done。
Icepak培训中文教程pdf
菜单栏
包含文件、编辑、视图、工具、窗 口和帮助等菜单项；
工具栏
提供常用命令的快捷方式，如新建、 打开、保存、打印等；
界面布局及功能区域划分
01
02
03
项目树
显示当前打开的项目结构， 方便用户管理和导航；
属性窗口
显示选中对象的属性信息， 如几何、材料、边界条件 等；
图形窗口
用于显示和编辑三维模型 及分析结果。
数据提取与整理
用户可学习如何从模拟结果中提取所需数据，并进行整理、分析和 解释，以便在报告中呈现关键信息。
自动化报告生成
通过脚本编程或宏命令，用户可实现报告的自动化生成，大大提高 工作效率和准确性。
06
高级功能应用与拓展
多物理场耦合分析方法
热电耦合分析
研究电子设备在热场和电场共同作用下的性能表 现。
边界条件设置
根据实际问题准确设置边界条件，如温度、速度、压力等，以保证 计算结果的准确性。
求解器参数调整
根据问题类型和计算需求，调整求解器的参数设置，如松弛因子、迭 代步数等，以加速收敛和提高计算效率。
提高求解效率方法探讨
并行计算
利用多核CPU或GPU进 行并行计算，显著提高
计算速度。
算法优化
采用更高效的数值算法 和计算方法，减少计算
三维模型。
先进的网格技术
采用自适应网格技术，能够在 保证计算精度的同时提高计算
效率。
丰富的物理模型
内置多种物理模型，如热传导、 热对流、热辐射等，能够准确
模拟电子设备的热行为。
高效的求解器
采用先进的数值求解算法，能 够快速准确地求解电子设备热
分析问题。
应用领域与案例分析
icepak 振荡 松弛因子
Icepak 相关知识1. Icepak 是由英特尔公司开发的一款用于热管理和流体动力学仿真的软件工具，广泛应用于电子设备、汽车、航空航天和工业设备等领域。
2. Icepak 软件可以帮助工程师模拟和优化电子设备中的热传导和流体动力学问题，包括热传导、对流、辐射和相变等。
3. Icepak 软件的核心算法包括有限元分析、有限体积法和格子Boltzmann方法，能够精确地模拟复杂的流体动力学现象。
振荡现象的产生1. 在一些特定的情况下，使用 Icepak 软件进行热管理仿真时，可能会出现振荡现象。
2. 振荡现象是指系统在受到外部扰动或内部参数变化的情况下，出现周期性、不稳定的运动或变化的现象。
3. 振荡现象可能会导致系统性能下降、设备损坏甚至系统崩溃，因此需要及时识别和解决。
Icepak 振荡现象的分析1. Icepak 软件在仿真过程中，当系统中的热传导、对流和辐射等参数发生变化时，容易出现振荡现象。
2. 振荡现象的产生与系统的稳定性、收敛性有关，可能是由于仿真模型中存在的不稳定因素或者算法收敛性不佳导致的。
3. Icepak 软件中的振荡现象通常会通过振荡松弛因子进行调节和控制，振荡松弛因子是一个重要的调节参数，可以影响系统的稳定性和收敛性。
振荡松弛因子的作用1. 振荡松弛因子是用来控制系统在热管理仿真过程中的振荡现象的重要参数。
2. 振荡松弛因子的大小和取值范围会直接影响系统的稳定性和收敛性，不同的应用场景和模型需要选择合适的振荡松弛因子。
3. 通过合理调节振荡松弛因子，可以有效地减少系统的振荡现象，提高仿真的准确性和可靠性，保证系统的稳定运行。
振荡松弛因子的优化策略1. 在实际的 Icepak 软件仿真过程中，为了避免振荡现象的产生，需要采取合理的振荡松弛因子优化策略。
2. 根据具体的仿真模型和系统特性，选择合适的振荡松弛因子初始取值，确保系统的初始稳定性。
3. 通过迭代和调整振荡松弛因子的取值，观察系统的收敛情况和振荡现象的变化，逐步优化振荡松弛因子的取值。
Icepak4.3练习中文教程(大量算例)
xS -0.025 yS 0 zS 0
xE 0.075 yE 0.25 zE 0.356
(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)
2
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
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：
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
目录
1.1 什么是 Icepak? ....................................... .... .... 1 1.2 程序结构.................................... .... .............. 1 1.3 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 7 Zoom-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 14 ICEPAK 的 CAD Object 模型..................................204 练习 15 PCB 板布线层接口模块......................................224
ICEPAK网格划分-中文版
II网格类型
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II网格类型
六面体结构化网格
六面体非结构化网格
六面体核心结构化网格
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III全局网格设置‐ Hexahedral
• • • Mesh type Mesh units Max X, Y, Z size – 设置单元在各方向上的最大尺寸 – 建议设置为cabinet尺寸的1/20 – 对于粗网格1/10就足够了 – 很少设置成小于求解域的1/20，也不推荐 – 此项设置只是针对background mesh，并不 妨碍object周围的细化网格 Minimum gap – 用来忽略模型中小的间隙、未对齐 – 建议设置为模型中最小尺寸的10% Init height – 背离表面方向上第一个单元格的最大高度 – 对大型模型建议勿设置此项，否则会生成 大量的网格
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IV Per‐object网格设置‐长方体
长方体 – 如：Block/Resistance • X,Y,Z count • Low/High X,Y,Z height – 背离object方向的第一个单元格的高度 • Low/High X,Y,Z ratio – 背离object方向网格增长率 • Inward height/ratio – 指向object方向的网格高度/增长率
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•
• • • •
Δx1 Δx2
III全局网格设置‐ HD Mesher
HD Mesher特有的选项： • Allow stair‐stepped meshing • Allow Multi‐level Meshing
• 可以用来对Hexa mesher无法划分的模型进行网格划 分
Icepak实例详解(中文)
目录什么是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电脑练习五改进的笔记本电脑练习六 IGES模型的输入练习七非连续网格•练习八 Zoom-in 建模练习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。
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目录什么是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电脑练习五改进的笔记本电脑练习六 IGES模型的输入练习七非连续网格•练习八 Zoom-in 建模练习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 xE 0.075yS 0 yE 0.25zS 0 zE 0.356(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。
(c) 点击Geometry.(d) 输入下面坐标：xS 0 xE0.006yS 0 yE0.25zS 0 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.(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：xC 0.04yC 0.0475zC 0(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xS 0 xE --yS 0.0315 yE 0.0385zS 0.1805 zE 0.2005(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：xS 0.006 xE 0.075yS 0.0125 yE --zS 0.05 zE 0.331(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：xS 0 xE-0.025yS 0 yE0.25zS 0 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:xS 0 xE -0.025yS 0 yE 0.25zS 0.356 zE --•Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15!记住每做完一次修改要点击Update。
wall.5,用下面的参数: •wall.3:o Plane: X-Zo Start/end:xS 0 xE-0.025yS 0 yE--zS 0 zE0.356o Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 •wall.4:o Plane: X-Zo Start/end:xS 0 xE -0.025yS 0.25 yE --zS 0 zE 0.356o Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 •wall.5:o Plane: Y-Zo Start/end:xS -0.025 xE --yS 0 yE 0.25zS 0 zE 0.356o 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. 检查模型确认没有问题（如, 物体间距太近会影响网格网格).Model Check model你也可以点击button来检查模型。
如果所有的偏差都满足要求,Icepak会在Message窗口下给出 0 problems。
12. 检查物体定义Edit SummaryIcepak将列出所有物体的参数. 你可以检查并点击Done来确认. 如果你发现问题你也可以在这里改变。
步骤 3: 网格生成你将通过2步来生成网格。
首先你会生成粗网格coarse mesh并检查网格来确认什么地方的网格需要加密. 然后加密网格并再次显示网格。