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Icepak基础培训教材共287页文档

Icepak
• Specialized CFD software designed for thermal management of electronic
packages Airpak
• Spec来自百度文库alized CFD software designed for thermal management of electronic packages
Morning session
8:30 9:30 10:00 10:15 11:15 12:00
Profiles and Zoomin Modeling Tutorial Session Break Tutorial Session Macros Lunch
Afternoon session
1:00 CAD import features 2:15 Break 2:30 Tutorial Session 5:30 End Day 3
FIDAP • General purpose finite element based CFD package suitable for incompressible laminar/turbulent flows involving Newtonian/Non-Newtonian fluids, free surfaces and fluid-structure interaction

Icepak培训中文教程pdf

使用CAD软件进行建模
推荐使用专业的CAD软件（如SolidWorks、AutoCAD等）进行建模，可以更方便地创建复杂的几何形状，并能与Icepak实现良好的数据交换。
简化模型
在建模过程中，应适当简化模型，去除对仿真结果影响较小的细节，以提高计算效率。
注意模型单位
在建模时，应确保模型单位与Icepak中的单位一致，避免导入后出现比例失调的问题。
时间和资源消耗。
模型简化
在保证计算精度的前提下，适当简化物理模型或数学模型，减少计算
量。
结果后处理
对计算结果进行合理的后处理和可视化展示，以便更好地分析和理解
计算结果。
05
结果后处理与可视化技术
结果数据导出格式支持
通用格式支持
Icepak支持将结果数据导出为多种通用格式，如CSV、 TXT和Excel等，以便在其他软件或平台上进行进一步分析和处理。
脚本编程实现自动化流程
参数化建模
通过脚本编程实现参数化建模，提高模型修改和重建的效率。
自动化后处理
编写脚本实现自动化后处理，提取关键数据，生成报告等。
批处理运行
利用脚本实现批处理运行，同时模拟多个案例，提高计算效率。
07
总结回顾与课程安排建议
Leabharlann Baidu
关键知识点总结回顾

Icepak培训教程

通过创建几何实体来构建模型，如长方体、圆柱体等。
曲面建模
利用曲面创建复杂形状，如流线型外壳、散热器等。
布尔运算
通过合并、相交、相减等操作来组合或修改几何体。
网格类型及划分策略
01
02
03
04
结构化网格
规则的网格结构，适用于简单几何形状。
非结构化网格
不规则的网格结构，适用于复杂几何形状。
05
结果后处理与可视化
结果文件类型及读取方式
结果文件类型
Icepak支持多种结果文件类型，如.fld、.csv、.vtk等，方便用户根据需求选择合适的文件格式。
读取方式
用户可以通过Icepak软件界面直接打开结果文件，也可以通过编程方式（如 Python脚本）实现自动化读取和处理。
数据可视化方法展示
03
构建自动化工作流程，实现仿真任务的自动提交、监控和结果
收集。Байду номын сангаас
07
实际案例分析与讨论
案例一：电子设备散热设计
建模准备
导入电子设备CAD模型，设置材料属性和边界条件。
散热分析
应用icepak进行散热仿真，分析设备温度分布、热流量等关键参数。
网格划分
对模型进行网格划分，确保计算精度和效率。
优化设计
边界条件类型
在Icepak中，可以设置多种边界条件，如温度、速度、压力、热流等。

2024年icepak培训教程(增加特殊条款)

icepak培训教程(增加特殊条款)

Icepak培训教程

1.引言

Icepak是一款强大的电子系统热分析软件，广泛应用于电子产品的热设计、热测试和热优化。本教程旨在帮助初学者快速掌握Icepak的基本操作，并能够独立完成电子系统的热分析。

2.Icepak安装与启动

2.1软件安装

在开始使用Icepak之前，请确保您的计算机满足软件的最低系统要求。从Ansys官方网站Icepak安装包，并按照提示完成安装。

2.2启动软件

安装完成后，双击桌面上的Icepak快捷方式，启动软件。软件启动后，您将看到一个欢迎界面，在此可以选择新建项目或打开现有项目。

3.Icepak基本操作

3.1创建项目

“新建项目”按钮，在弹出的对话框中输入项目名称和保存路径，“确定”创建项目。在Icepak中，项目文件以.iproj为扩展名保存。

3.2创建几何模型

（1）导入CAD文件：“导入CAD”按钮，选择相应的CAD文件，导入到Icepak中。

（2）手动绘制：“绘制”按钮，选择相应的绘图工具，如矩形、圆形等，手动绘制几何模型。

（3）参数化建模：通过输入关键参数，快速几何模型。

3.3创建网格

在Icepak中，网格是进行热分析的基础。创建网格的步骤如下：

（1）选择“网格”菜单下的“创建网格”命令。

（2）设置网格参数，如网格类型、网格大小等。

（3）“网格”按钮，网格。

3.4添加边界条件

在Icepak中，边界条件用于模拟实际环境中的温度、热流等。添加边界条件的步骤如下：

（1）选择“边界条件”菜单下的相应命令，如“温度”、“热流”等。

2024版全新icepak培训

第1次课程
Icepak软件概述及基本操作介绍
培训安排与时间表
第2次课程
01
几何建模与网格划分技术
第3次课程
02
材料属性定义与边界条件设置
第4次课程
03
求解器设置与仿真计算过程
培训安排与时间表
01
02
03
第5次课程
后处理功能介绍及结果展示
第6次课程
案例分析与实战演练（一）
第7次课程
案例分析与实战演练（二）
问题跟踪与解决
对反馈的问题进行跟踪和管理，确保每个问题都能得到妥善处理。同时，定期总结和分析问题，以改进团队的工作流程和提升产品质量。
06
培训总结与展望
关键知识点回顾
Icepak基础理论与操作
高级仿真技术
包括热设计基础、Icepak软件界面及操作、模型建立与网格划分等。
涵盖辐射、自然对流、强迫对流等复杂热现象的处理方法，以及高级求解器设置等。
能效评估与优化
通过对数据中心空调系统的能效评估，发现能源浪费的环节和潜力，提出针对性的优化措施，降低数据中心的能耗和运营成本。
汽车空调系统设计案例
01
整车热舒适性分析
运用CFD技术对汽车内部空间进行热舒适性分析，评估不同气候条件和
驾驶场景下乘客的热感觉，为空调系统设计提供依据。

Icepak培训中文教程版pdf

求解过程监控与结果
求解过程监控
在求解过程中，Icepak提供了多种监控工具，如残差图、统计量输出等，用于实时跟踪计算的收敛情况和场变量的变化过程。
结果输出
当计算完成后，Icepak可以输出多种类型的结果文件，如温度云图、速度矢量图、流线图等，以便用户直观地分析和评估计算结果。同时，用户还可以根据需要自定义输出结果的格式和内容。
ERA
多物理场耦合仿真技术
热-流体耦合仿真
通过Icepak的热-流体耦合仿真技术，可以模拟电子设备在复杂环境中的散热性能，包括自然对流、强迫对流以及辐射等多种传
热方式。
热-结构耦合仿真
Icepak支持热-结构耦合仿真，可以分析由于温度变化引起的结构变形和应力分布，为电子设备
的可靠性设计提供依据。
ERA
软件背景及发展历程
01
02
03
1980年代
Icepak软件起源于电子热设计领域，随着计算机技术的发展而逐渐成熟。
1990年代
Icepak开始应用于更广泛的领域，如航空航天、汽车、通信等。
2000年代至今
Icepak不断完善和升级，成为电子散热仿真分析领域的领导者。
Icepak核心功能与应用领域
笔记本电脑散热设计分析笔记本电脑的发热源和散热路径，采用热管、散热片等散热元件，优化散热效果。

Icepak培训教程-中文

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
4
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 -
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
, 增强双方程 (标
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
3
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

AnsysIcepak高级培训教材课件

7
The Case for Thermal Management
10
200
20 30
In c3793r00ease in F ailu re R ate w ith T em p eratu re
40 1310 (from a base tem perature of 50 C)
50
2280
60
3860
In crease in Failu re, %
2500
2000
1500
1000
500
0
10
20
30
40
50
T em perature Rise, C
8
The Case for Thermal Management
The Effect of Package Temperature on Failure
12
Cooling Methods
• Types of cooling methods: 散热方法种类：
– Natural convection air cooling 自然对流 – Forced air cooling 强迫对流 – Immersion liquid cooling 浸润冷却 – Boiling 蒸发冷却 – Heat pipes 热管 – Cold plates 冷板 – Thermoelectric coolers 热电冷却 – Microchannel cooling 微通道冷却 – Microjet 微喷射冷却

icepak培训教程

Icepak是一种三维热流模拟软件，主要用于计算热流场、冷却效果和高温引起的结构变形等问题。在很多工业领域，如航空、汽车等，Icepak都有着广泛的应用。但对于初学者来说，如何运用Icepak又是一个难题。因此，熟悉Icepak的Training

教程就显得十分必要。

Part 1 - Icepak培训教程的主要内容

Icepak培训教程主要分为四个部分：基本概念，建模和网格剖分，物理参数定义和求解，结果分析和可视化。

1.基本概念

首先，培训教程介绍了Icepak软件的一些基本概念，如节点、单元、网格等。同时，讲解了流体流动、热传导、辐射传热等物理模型，以及这些模型的计算方法。

2.建模和网格剖分

其次，教程详细讲解了如何利用Icepak软件建立简单的几何模型，并对模型进行网格剖分，以便进行热流场计算。

3.物理参数定义和求解

在模型建立完成后，需要对各种物理参数进行定义，包括材料属性、流体性质等。这部分教程介绍了如何选择合适的材料参数，以及如何设定流体边界条件，并对热流场问题进行求解。

4.结果分析和可视化

最后，教程介绍了如何对热流场问题进行结果分析和可视化，包括温度云图、热通量分布等。此外，还讲解了如何对结果进行后处理和导出。

Part 2 - Icepak培训教程的适用范围

Icepak培训教程适用于热流领域工程师和科研人员，其主要适用于以下两种情形。

1.产品设计和优化

在产品设计和优化过程中，热流场计算是十分必要的。利用Icepak软件进行热流场计算，可以有效预测产品在不同工况下的热特性，从而指导产品设计和优化。

Icepak培训教程

1.1什么是Icepak? (2)

1.2程序结构 (2)

1.3软件功能 (3)

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 由IGES导入的发热板模型 (114)

练习7 非连续网格 (138)

练习8 Zoom-in建模 (149)

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：

图软件架构

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

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.

Icepak培训中文教程

引言

Icepak是一款功能强大的计算流体动力学（CFD）仿真软件，广泛应用于电子设备散热、热管理系统设计等领域。本教程旨在为初学者提供系统的Icepak学习路径，帮助读者快速掌握软件的基本操作、模型搭建、求解器设置以及后处理分析等技能。

1.Icepak简介

1.1软件特点

易学易用：提供直观的图形用户界面，便于用户快速上手。

高效求解：内置多种求解器，支持并行计算，提高计算效率。

丰富模型库：提供多种电子元件、散热器等模型，方便用户搭建仿真模型。

强大后处理功能：支持多种可视化手段，便于分析仿真结果。

1.2应用领域

电子设备散热：如PCB板、芯片、散热器等。

热管理系统设计：如数据中心、汽车电子、家用电器等。

能源利用：如太阳能电池板、风力发电机等。

2.Icepak安装与启动

2.1系统要求

操作系统：Windows、Linux或macOS

处理器：64位

内存：至少4GB

硬盘空间：至少5GB

2.2安装步骤

1.Icepak安装包。

2.运行安装程序，按照提示完成安装。

3.安装完成后，启动Icepak。

3.Icepak基本操作

3.1用户界面

菜单栏：提供文件、编辑、视图等操作选项。

工具栏：提供常用操作的快捷按钮。

项目管理器：显示当前项目中的模型、求解器设置等。

属性管理器：显示当前选中对象的属性，如几何尺寸、材料属性等。

视图管理器：显示当前视图的缩放、旋转等设置。

3.2建立模型

1.创建几何：通过绘图工具或导入CAD文件创建几何模型。

2.设置材料属性：为模型指定材料属性，如导热系数、密度等。

Icepak培训中文教程整理版

图表生成
将提取的数据生成图表，如折线图、柱状图、散点图等，以便进行更详细的分析。
自定义报表
根据需求创建自定义报表，整合多个图表和数据表。
结果对比分析
多方案对比
对比不同设计方案或不同参数设置下的模拟结果，评估优劣。
历史数据对比
将当前模拟结果与以往数据进行对比，分析性能变化或改进效果。
实验数据对比
用于模拟无限大空间或自由流场，需要考虑远场的影响。
求解器选择与参数设置
压力基求解器（Pressure-Based Solv…
适用于不可压缩流动和微可压缩流动，可设置多种离散格式和求解方法。
密度基求解器（Density-Based Solve…
适用于高速可压缩流动，支持多种湍流模型和化学反应模型。
求解参数设置
敏感性分析
通过敏感性分析功能，用户可以了解不同设计参数对性能的影响程度，为设计决策提供依据。
自定义函数与脚本编写
自定义函数
Icepak支持用户自定义函数，用户可以根据自己的需求编写函数，实现特定的计算和分析功能。
脚本编写
通过脚本编写功能，用户可以自动化处理重复性的任务，如批量建模、批量分析和数据后处理等，提高工作效率。
提供网格质量检查功能，帮助用户识别并修复劣质网格，确保计算准确性和稳定性。
网格优化
02

icepak中文学习教程

程

•Icepak软件概述

•Icepak基本操作与界面介绍•建模与网格划分技术

•求解器设置与运行模拟

•结果后处理与可视化分析•高级功能应用与拓展学习

Icepak软件概述

软件背景及发展历程

起源

Icepak软件起源于电子散热领域的专业需求，随着电子设

备的功率密度不断增加，散热问题日益突出，Icepak应运

而生。

发展历程

Icepak经历了多个版本的迭代更新，不断完善功能和提高

计算精度，逐渐在电子散热领域确立了领先地位。

收购与整合

Icepak最终被ANSYS公司收购，成为ANSYS电子散热解

决方案的重要组成部分，与其他ANSYS软件实现无缝集成。

丰富的后处理功能

Icepak 提供丰富的后处理工具，能够直观地展示温度场、流场、热阻等关键参数，帮助工程师快速评估散热性能。

强大的建模能力

Icepak 支持多种CAD 数据格式导入，能够快速建立复杂电子设备的散热模型。

先进的求解技术

Icepak 采用先进的有限体积法（FVM ）和流体动力学（CFD ）技术，能够准确模拟电子设备内部的热流动和传热过程。

Icepak 软件功能特点

应用领域与案例分析

应用领域

Icepak广泛应用于电子设备、数据中

心、汽车电子、航空航天等领域的散

热设计和优化。

案例分析

通过具体案例，如服务器散热设计、电

动汽车电池热管理、航空电子设备等，

展示Icepak在实际工程中的应用和效果。

Icepak基本操作与界面

介绍

下载Icepak 软件安装包；

双击安装包，按照提示进

行安装；

安装步骤

选择安装路径和相关组件；

完成安装后，启动Icepak软件。

icepak中文培训教程(总汇)

瞬态仿真分析方法
考虑时间因素对热传导过程的影响，求解非稳态热传导方程，得到系统在不同时刻的温度分布，适用于分析设备启动、关闭、负载变化等瞬态过程的热性能。
多物理场耦合仿真技术
热-流耦合仿真
考虑流体流动对传热过程的影响，将流体动力学与传热学相结合
，实现热-流耦合仿真分析。
热-结构耦合仿真
考虑温度变化对结构应力和变形的影响，将热传导与结构力学相结合，实现热-结构耦合仿真分析。
快捷键
为了提高操作效率，Icepak提供了一些常用的快捷键。例如
03
Ctrl+N
新建项目
Icepak常用命令和快捷键
Ctrl+O
打开项目
Ctrl+P
打印项目
Ctrl+S
保存项目
Icepak常用命令和快捷键
F1
打开帮助文档
F9
启动仿真
F5
刷新视图
Esc
取消当前操作
03
Icepak建模技术
几何建模方法和技巧
热仿真的一体化分析。
06
Icepak实战案例解析
电子设备散热设计案例
1 2 3
手机散热设计
分析手机在不同使用场景下的发热情况，通过优化内部结构、选用合适散热材料等方式，提高手机散热性能。
笔记本电脑散热设计

Icepak培训教程

1.1什么是Icepak? (2)

1.2程序结构 (2)

1.3软件功能 (3)

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 由IGES导入的发热板模型 (114)

练习7 非连续网格 (138)

练习8 Zoom-in建模 (149)

1.1 什么是Icepak?

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

•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教程(2024)

26
完成以上设置后，用户可以运行优化过程并查看优化结果。Icepak将自动调整设计变量以寻找满足优化目标的最佳设计方案。同时，用户还可以利用Icepak的后处理功能对优化结果进行详细分析和评估。
07
总结与展望
Chapter
2024/1/30
27
学习成果回顾
掌握了Icepak软件的基本操作
2024/1/30
设置优化目标
用户需要设置优化目标来指导优化过程。优化目标可以是系统性能参数、成本或其他关键指标。
选择优化算法
运行优化并查看结果
Icepak提供了多种优化算法供用户选择，如遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。用户可以根据问题的性质和复杂程度选择合适的优化算法。
接创建几何模型。
导入外部模型
02
支持导入多种CAD格式文件，如STEP、IGES、STL等。导入前
需确保文件格式正确且没有损坏。
模型修复与简化
03
对于导入的复杂模型，可能需要进行修复和简化操作，以确保
网格划分的顺利进行。
9
网格划分技巧
2024/1/30
自动网格划分
Icepak提供自动网格划分功能，用户只需设置相关参数即可。自动网格划分适用于大多数情况，但对于某些复杂模型可能需要手动调整。
热流路径分析