Icepak实例详解(中文)

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Icepak培训中文教程

网格局部加密
允许在特定区域加密网格以提高求解精度，如在热源附近、流场变化剧烈的区域等。
网格质量检查与优化
网格质量检查
提供网格质量检查工具，帮助用户识别并修复质量较差的网格，以确保求解的准确性和稳定性。
网格优化
支持自动和手动网格优化功能，通过调整网格参数和算法设置来提高网格质量和求解效率。
网格无关性验证
建议用户进行网格无关性验证，以评估不同网格密度对求解结果的影响，从而选择合适的网格设置。
PART 03
边界条件与求解设置
REPORTING
边界条件类型及设置方法
入口/出口边界条件
定义流体入口或出口的速度、温度、压力等参数。
对称边界条件
用于模拟对称结构，减少计算量。
壁面边界条件
Icepak培训中文教程
REPORTING
• Icepak软件介绍与安装 • 建模与网格划分 • 边界条件与求解设置 • 后处理与结果分析 • 散热设计案例分析 • 高级功能与应用拓展
目录
PART 01
Icepak软件介绍与安装
REPORTING
Icepak软件概述
Icepak是一款专业的电子散热仿真软件，用于预测和优化电子设备的热性能。
安装完成后，启动 Icepak软件，进行初步的设置和配置。
Icepak软件界面介绍

ICEPAK手把手教你热仿真

属性窗口
显示和编辑当前选中对象的属性信息。
项目树
展示当前项目的结构，方便用户管理和导航。
基本操作指南
创建新项目
选择文件类型，设置项目名称和保存路径。
导入几何模型
支持多种CAD格式，进行模型导入和修复。
定义材料属性
为模型各部分指定正确的材料属性，如导热系数、比热容等。
基本操作指南
设置边界条件
ICEPAK手把手教你热仿真
contents
目录
• 热仿真概述 • 热仿真基础知识 • ICEPAK软件操作入门 • 建模与网格划分技巧 • 求解设置与结果分析 • 高级功能应用与拓展 • 总结与展望
01
热仿真概述
热仿真定义与意义
热仿真定义
热仿真是一种利用计算机模拟技术，对电子设备的热性能进行分析和预测的方法。通过热仿真，可以了解设备在不同工作条件下的温度分布、热流量、热阻等关键热性能参数
热-电磁耦合仿真
研究电磁场对热设计的影响，实现电磁热综合性能优化。
优化设计在热仿真中的应用
设计参数化
将设计变量参数化，以便进行优化算法搜索。
优化算法
采用遗传算法、粒子群算法等优化方法，寻找最优设计方案。
代理模型
利用代理模型（如响应面模型、神经网络模型）加速优化过程，提高计算效率。
实例演示：高级功能应用案例展示

ICEPAK练习实例(笔记本电脑)

Mesh Quality ( II )
第47页，共62页。
第48页，共62页。
第49页，共62页。
第50页，共62页。
Results
第51页，共62页。
Temperature Contour
第52页，共62页。
Plane Cut
第53页，共62页。
Modify
第54页，共62页。
Add Heatsink & Pipe
第23页，共62页。
建立 Contact Resistance Plate
第24页，共62页。
建立七組 Source
第一組
第25页，共62页。
第二組
第26页，共62页。
第三組
第27页，共62页。
第四組
第28页，共62页。
第五組
第29页，共62页。
第六組
第30页，共62页。
第七組
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
第35页，共62页。
第36页，共62页。
第37页，共62页。
建立 CPU 風扇 Grille

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实例详解(中文)

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。

Icepak案例

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 :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。

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。

Icepak教程

Icepak教程
目录
• Icepak软件介绍 • Icepak基本操作 • 稳态热分析 • 瞬态热分析 • 热流固耦合分析 • 高级功能应用 • 总结与展望
01
Icepak软件介绍
Chapter
软件背景及功能
背景
Icepak是ANSYS公司开发的一款专业的电子热设计软件，用于解决复杂热设计问题。
热量通过物体内部的微观粒子（如分子、原子或电子）的热
运动进行传递。
热对流
流体（气体或液体）中由于温度差异引起的热量传递。
热辐射
物体通过电磁波的形式向外发射能量，实现热量传递。
结构热应力
温度变化导致物体内部产生应力，影响结构强度和稳定性。
材料属性设置方法
导入材料库
使用Icepak内置的材料库，选择与实际相符的材料属性。
安装与启动方法
01
系统要求
Icepak支持Windows和Linux操作系统，需要满足一定的硬件和软件配
置要求。
02
安装步骤
从ANSYS官方网站下载Icepak安装包，按照安装向导逐步完成软件的
安装过程。
03
启动方法
安装完成后，在桌面或开始菜单中找到Icepak图标，双击即可启动软件
。同时，也可以在命令行中输入Icepak的启动命令来启动软件。
01 02 03 04

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

Icepak4.3练习中文教程(大量算例)

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
8
(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。
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)
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
5
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

Icepak案例

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

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。

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。

icepak算例

Icepak是一款专业的热分析软件，可以用于计算电子设备的散热问题。下面是一个简单的Icepak算例，用于计算导体的焦耳热：

1. 创建几何模型：导入导体的几何模型，确定电流的输入和输出位置。

2. 创建面单元模型：在SCDM中选择电流输入输出的端口面，点击右键，选择复制，然后再次点击右键，选择粘贴，建立两个面单元模型。

3. 转换为Icepak热模型：使用SCDM的Workbench菜单，点击仿真简化，在简化类型中选择级别3(CAD对象)，框选视图区域中所有的模型，SCDM自动将这些模型转换成 Icepak 热模型。

4. 设置面类型：选择SCDM下的识别对象命令，将进出端的两个面类型由 Plate 转换成 Source。在 ANSYS Icepak 中进行焦耳热计算时，务必保持电流进出口面为 Source 类型。

5. 设置电流大小和电压：在电流进口的 Source 属性中输入电流大小，在电流出口的Source 属性中输入电压 0V。

6. 保存模型：点击 SCDM 的 File——另存为，在输出类型中选择 Icepak 项目(*.icepakmodel)将模型输出为 Icepak 热模型。

以上是一个简单的 Icepak 算例，你可以根据实际情况进行修改和扩展。如需了解更多Icepak 算例的相关信息，可以继续向我提问。

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学习资料

某电脑机箱的热分析

本案例针对ICEPAK的初学者。

如下图所示：某电脑机箱，室内温度35度，热耗为113.1W.以后步骤包括完整的建模、划分网格、求解、后处理步骤。以下长度单位均为M。

1建模：

ICEPAK软件是基于对象的建模方式。可以从模型工具栏里点击相应的按钮。由于本例是强迫风冷，所以忽略了机壳的自然散热，因此用CABINET来做机箱的壳体（其默认为绝热）。首先输入机箱的尺寸：

双击模型树下的CABINET，打开编辑窗口，在几何窗口中输入机箱的尺寸。

接着从机箱前侧开始，逐渐建立整个模型。从模型工具拦中点，打开GRILL的编辑窗口，在PLANE中修改GRILL的布置方向为X-Z，然后按照下图输入GRILL的尺寸和起始位置.同时在属性面板里输入自由面积比0.8.

接下来建立一个隔板。点，模型树下双击PLA TE，打开编辑窗口，输入下列几何尺寸和属性，选择Conductiing thin ,然后输入0.0013M.

下来重新点,,输入下列的相应尺寸.,在属性面板中输入0.5的自由面积比.

接着需要在plate的面上创建一个风扇.点风扇的模型,双击打开风扇的编辑窗口,选3D风扇,按照下列的几何参数和属性参数进行输入.这样就得到FAN1的模型.是在属性面板中输入风扇的P-Q曲线.

下面建立模型的硬盘\光区\软驱等等,点BLOCK,双击打开BLOCK的编辑窗口,先命名为Yingpan(注意,不可以使用中文),输入相应的尺寸和位置,在属性面板中输入15W的热耗.

与建立硬盘相同的方法，建立软驱、光驱。软区的相关参数如下图所示：

Icepak案例[技巧]

Icepak 案例[ 技巧]

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65G

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

Do 卩口』」wani- g opE-n asistinn rirciecii creot^ a tn时one or unpack a .t;r hle^3

Unpack

2.点击New打开一个新的Icepak project.

就会出现下面的窗口：

(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positi on

回来原始状态。

4. 修改problem定义，包括重力选项。

―昌口

Problem setup Basic parameters Home

Icepak案例[技巧]

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。