Icepak培訓(xùn)教程參考模板

1、目 錄1.1什么是Icepak? . 21.2程序結(jié)構(gòu). 21.3軟件功能. 3練習(xí)1 翅片散熱器.6練習(xí)2 輻射的塊和板.41練習(xí)3 瞬態(tài)分析.56練習(xí)4 筆記本電腦.75練習(xí)5 修改的筆記本電腦.104練習(xí)6 由IGES導(dǎo)入的發(fā)熱板模型.114練習(xí)7 非連續(xù)網(wǎng)格.138練習(xí)8 Zoom-in建模.1490 / 1781.1 什么是Icepak? Icepak 是強(qiáng)大的 CAE 仿真軟件工具，它能夠?qū)﹄娮赢a(chǎn)品的傳熱，流動(dòng)進(jìn)行模擬，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量，大量縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。 Icepak 能夠計(jì)算部件級(jí)，板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的問(wèn)題。它能夠幫助工程師完成用試驗(yàn)不可能實(shí)現(xiàn)的情況，能夠監(jiān)控到無(wú)法測(cè)量的位置

2、的數(shù)據(jù)。Icepak 采用的是 FLUENT 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 求解引擎。該求解器能夠完成靈活的網(wǎng)格劃分，能夠利用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格求解復(fù)雜幾何問(wèn)題。多點(diǎn)離散求解算法能夠加速求解時(shí)間。Icepak 提供了其它商用熱分析軟件不具備的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)包括： 圖 1.2.1: 軟件架構(gòu)· 非矩形設(shè)備的精確模擬· 接觸熱阻模擬· 各向異性導(dǎo)熱率· 非線性風(fēng)扇曲線· 集中參數(shù)散熱器· 外部熱交換器· 輻射角系數(shù)的自動(dòng)計(jì)算1.2 程序結(jié)構(gòu) Icepak 軟件包包含如下內(nèi)容: · Icepak, 建模，網(wǎng)格和后處理工具

3、3; FLUENT, 求解器Icepak 本身?yè)碛袕?qiáng)大的建模功能。你也可以從其它 CAD 和 CAE 軟件包輸入模型. Icepak 然后為你的模型做網(wǎng)格, 網(wǎng)格通過(guò)后就是進(jìn)行CFD求解。計(jì)算結(jié)果可以在Icepak中顯示, 如圖 1.2.1所示. 1.3 軟件功能 所有的功能均在Icepak 界面下完成。 1.3.1 總述 · 鼠標(biāo)控制的用戶界面 o 鼠標(biāo)就能控制模型的位置，移動(dòng)及改變大小 o 誤差檢查 · 靈活的量綱定義 · 幾何輸入IGES, STEP, IDF, 和 DXF格式 · 庫(kù)功能 · 在線幫助和文檔 o 完全的超文本在線幫助 (

4、包括理論和練習(xí)冊(cè)) · 支持平臺(tái)o UNIX 工作站o Windows NT 4.0/2000/XP 的PC機(jī)1.3.2 建模 · 基于對(duì)象的建模 o cabinets 機(jī)柜o networks 網(wǎng)絡(luò)模型o heat exchangers 熱交換器o wires 線o openings 開(kāi)孔o(hù) grilles 過(guò)濾網(wǎng)o sources 熱源o printed circuit boards (PCBs) PCB板o enclosures 腔體o plates 板o walls 壁o blocks 塊o fans (with hubs) 風(fēng)扇o blowers 離心風(fēng)機(jī)o re

5、sistances 阻尼o heat sinks 散熱器o packages 封裝· macros 宏o JEDEC test chambers JEDEC試驗(yàn)室o printed circuit board (PCB) o ducts 管道o compact models for heat sinks 簡(jiǎn)化的散熱器· 2D object shapes 2D模型o rectangular 矩形o circular 圓形o inclined 斜板o polygon 多邊形板· complex 3D object shapes 3D模型o prisms 四面體o cy

6、linders 圓柱o ellipsoids 橢圓柱o elliptical and concentric cylinders 橢圓柱o prisms of polygonal and varying cross-section 多面體o ducts of arbitrary cross-section 任意形狀的管道1.3.3 網(wǎng)格· 自動(dòng)非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成o 六面體，四面體，五面體及混合網(wǎng)格 · 網(wǎng)格控制o 粗網(wǎng)格生成o 細(xì)網(wǎng)格生成o 網(wǎng)格檢查o 非連續(xù)網(wǎng)格1.3.4 材料 · 綜合的材料物性數(shù)據(jù)庫(kù)· 各向異性材料· 屬性隨溫度變化的材料1.

7、3.5 物理模型· 層流/湍流模型· 穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)分析· 強(qiáng)迫對(duì)流/自然對(duì)流/混合對(duì)流· 傳導(dǎo)· 流固耦合· 輻射· 體積阻力· 混合長(zhǎng)度方程（0-方程）, 雙方程(標(biāo)準(zhǔn) - 方程), RNG - , 增強(qiáng)雙方程 (標(biāo)準(zhǔn) - 帶有增強(qiáng)壁面處理), 或Spalart-Allmaras 湍流模型 · 接觸阻尼· 體積阻力模型 · 非線性風(fēng)扇曲線· 集中參數(shù)的fans, resistances, and grilles 1.3.6 邊界條件· 壁和表面邊界條件：熱流密度,

8、溫度, 傳熱系數(shù), 輻射,和對(duì)稱邊界條件· 開(kāi)孔和過(guò)濾網(wǎng) · 風(fēng)扇 · 熱交換器 · 時(shí)間相關(guān)和溫度相關(guān)的熱源 · 隨時(shí)間變化的環(huán)境溫度 1.3.7求解引擎對(duì)于求解器FLUENT,是采用的有限體積算法。 有如下特點(diǎn)： · 多點(diǎn)離散算法來(lái)縮短求解時(shí)間 · 選擇一階迎風(fēng)格式或高階格式來(lái)提高精度 1.3.8 可視化后處理· 3D 建模和后處理 · 可視化速度向量，云圖，粒子，網(wǎng)格，切面和等值面 · 點(diǎn)示蹤和XY 圖表 · 速度，溫度，壓力，熱流密度，傳熱系數(shù)，熱流，湍流參數(shù)等云圖 ·

9、; 速度，溫度，壓力最大值 · 粒子動(dòng)畫(huà) · 瞬態(tài)動(dòng)畫(huà) · 切面動(dòng)畫(huà) · 輸出為AVI, MPEG, FLI, 及 GIF動(dòng)畫(huà) 格式 1.3.9 報(bào)告· 寫(xiě)出用戶定義的ASCII 文件 (如熱流密度，質(zhì)量流量，傳熱系數(shù)等) · 任何點(diǎn)的時(shí)間歷程 · 求解過(guò)程中點(diǎn)的監(jiān)控 · 報(bào)告風(fēng)扇工作點(diǎn) · 直接輸出到打印機(jī)，格式如下： o color, gray-scale, or monochrome PostScript o PPM o TIFF o GIF o JPEG o VRML o MPEG movies

10、o AVI movies o FLI movies o animated GIF movies 1.3.10 應(yīng)用Icepak有著廣泛的工程應(yīng)用，如： · 計(jì)算機(jī)機(jī)箱· 通信設(shè)備· 芯片，封裝和PCB板· 系統(tǒng)模擬· 散熱器· 數(shù)字風(fēng)洞· 熱管模擬練習(xí)1 翅片散熱器介紹 本練習(xí)顯示了如何用Icepak做一個(gè)翅片散熱器。通過(guò)這個(gè)練習(xí)你可以了解到：· 打開(kāi)一個(gè)新的project· 建立blocks, openings, fans, sources, plates, walls· 包括gravity的

11、效應(yīng),湍流模擬· 改變?nèi)笔〔牧?#183; 定義網(wǎng)格參數(shù)· 求解· 顯示計(jì)算結(jié)果云圖，向量和切面問(wèn)題描述機(jī)柜包含5個(gè)高功率的設(shè)備（密封在一個(gè)腔體內(nèi)），一塊背板plate，10個(gè)翅片fins，三個(gè)fans, 和一個(gè)自由開(kāi)孔，如圖1.1所示。Fins和plate用extruded aluminum. 每個(gè)fan質(zhì)量流量為0.01kg/s，每個(gè)source為33W.根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，當(dāng)環(huán)境溫度為20C時(shí)設(shè)備的基座不能超過(guò)65C。圖 1.1: 問(wèn)題描述步驟 1: 創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目 1. 啟動(dòng) Icepak, 出現(xiàn)下面窗口。2. 點(diǎn)擊 New 打開(kāi)一個(gè)新的 Icepak pro

12、ject. 就會(huì)出現(xiàn)下面的窗口：3. 給定一個(gè)項(xiàng)目的名稱并點(diǎn)擊 Create. (a) 本項(xiàng)目取名為fin,(b) 點(diǎn)擊 Create. Icepak就會(huì)生成一個(gè)缺省的機(jī)柜，尺寸為 1 m ´1 m ´1 m。你可以用鼠標(biāo)左鍵旋轉(zhuǎn)機(jī)柜，或用中鍵平移，右鍵放大/縮小。還可以用Home position 回來(lái)原始狀態(tài)。 4. 修改problem定義，包括重力選項(xiàng)。Problem setup Basic parameters (a) 打開(kāi) Gravity vector 選項(xiàng)，保持缺省值。(b) 保持其它缺省設(shè)置。(c) 點(diǎn)擊Accept保存設(shè)置。 步驟 2: 建立模型 建模之前，

13、你首先要改變機(jī)柜的大小。然后建立一塊背板和開(kāi)孔，接下來(lái)就是建立風(fēng)扇，翅片和發(fā)熱設(shè)備。1. 改變機(jī)柜大小，在 Cabinet 窗口下. Model Cabinet 另外：你也可以打開(kāi)Cabinet面板 ，通過(guò)點(diǎn)擊Edit 窗口.(a) 在 Cabinet 面板下, 點(diǎn)擊 Geometry. (b) 在Location下, 輸入下面的坐標(biāo): xS-0.025 xE0.075yS0 yE0.25zS0 zE0.356(c) 點(diǎn)擊 Done. (d) 點(diǎn)擊 Scale to fit 來(lái)看整個(gè)繪圖窗口。另外: 你也可以點(diǎn)擊 button. 2. 建立背板該plate 是0.

14、006 m 厚并將Cabinet分成兩個(gè)區(qū)域:設(shè)備一面 (high-power devices 在這一面的腔體內(nèi)) 和 翅片一面 (fins的那一面). 背板在這里是用block來(lái)描述. (a) 點(diǎn)擊 button生成一個(gè)block. Icepak 將生成一個(gè)新的block并放在cabinet的中央. 你需要改變block的大小。(b) 點(diǎn)擊 button 來(lái)打開(kāi) Blocks 面板. (c) 點(diǎn)擊 Geometry. (d) 輸入下面坐標(biāo)：xS0 xE0.006yS0 yE0.25zS0 zE0.356(e) 點(diǎn)擊 Done. 3. 建立自由開(kāi)孔 (a

15、) 點(diǎn)擊 button生成一個(gè)opening. Icepak 將創(chuàng)建一個(gè)矩形的自由開(kāi)孔并在- 平面. 你只需要改變opening的大小即可. (b) 點(diǎn)擊 button打開(kāi) Openings 面板. (c) 點(diǎn)擊Geometry.(d) 輸入如下坐標(biāo)：xS0.006 xE0.075yS0 yE0.25zS0.356 zE-(e) 點(diǎn)擊 Done. 4. 建立第一個(gè)風(fēng)扇：每一個(gè)風(fēng)扇在位置上是相關(guān)的，你只需要建立一個(gè)，并copy出其它兩個(gè)即可。位置是在Y方向有一個(gè)給定的offset。(a) 點(diǎn)擊 button來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的fan. Icepak 將生成一個(gè)在X-Y平面

16、上的圓形風(fēng)扇. 你需要改變其大小并指定其質(zhì)量流量. (b) 點(diǎn)擊 button 來(lái)打開(kāi)Fans面板. (c) 點(diǎn)擊 Geometry. (d) 輸入如下坐標(biāo)：xC0.04yC0.0475zC0(e) 輸入外徑為0.03 ( Radius), 內(nèi)徑0.01 ( Int Radius). (f) 點(diǎn)擊 Properties. (g) 保持風(fēng)扇類型為intake. (h) 在Fan flow下, 選擇 Fixed 及 Mass. 輸入質(zhì)量流量為 0.01 kg/s. (i) 點(diǎn)擊 Done. 5. 拷貝第一個(gè)風(fēng)扇 ( fan.1) 來(lái)創(chuàng)建第二個(gè)和第三個(gè)風(fēng)扇 ( fan.1.1 and fa

17、n.1.2). (a) 在Model manager 窗口下, 選擇 fan.1. (b) 點(diǎn)擊 button. Copy窗口打開(kāi)。. (c) 輸入 2 作為需要拷貝的數(shù)目 Number of copies. (d) 打開(kāi)Translate 選項(xiàng)并輸入 Y offset 為 0.0775. (e) 點(diǎn)擊Apply. Icepak 將創(chuàng)建兩個(gè)同樣的風(fēng)扇，其間距為Y方向 0.0775 m. 6. 創(chuàng)建第一個(gè) high-power device. 就象風(fēng)扇一樣，每個(gè)device也是位置上相關(guān)的, 要生成5個(gè)devices, 你需要先建立一個(gè)，并在Y方向拷貝即可。 (a) 點(diǎn)擊 button

18、 生成一個(gè)熱源. Icepak 將在cabinet中心生成一個(gè)矩形的 source. 你需要改變其幾何尺寸并給定功耗. (b) 點(diǎn)擊 button 打開(kāi) Sources 面板. (c) 點(diǎn)擊 Geometry. (d) 保持缺省設(shè)置為矩形 (e) 在Plane 下拉菜單, 選擇 Y-Z. (f) 輸入如下坐標(biāo)xS0 xE-yS0.0315 yE0.0385zS0.1805 zE0.2005(g) 點(diǎn)擊 Properties. (h) 在 Heat source parameters下, 設(shè)置 Total heat 為 33 W. (i) 點(diǎn)擊 Done.

19、 7. 拷貝第一個(gè)device ( source.1) 來(lái)生成其它四個(gè) ( source.1.1, source.1.2, source.1.3, and source.1.4). (a) 在Model manager 窗口下, 選定 source.1. (b) 點(diǎn)擊 button. (c) 和前面復(fù)制風(fēng)扇同樣的步驟，在Y方向輸入offset 0.045 m. 8. 建立第一個(gè)fin如風(fēng)扇和設(shè)備一個(gè)，每一個(gè)翅片也是在位置上相關(guān)的，要建立這10個(gè)翅片，你需要先建立一個(gè)并在Y方向拷貝出其它9個(gè)。 (a) 點(diǎn)擊 button 生成一個(gè)plate. Icepak 將生成一個(gè)X-Y平面的矩形p

20、late. 你需要改變它的方向，大小和物性參數(shù)。 (b) 點(diǎn)擊 button 打開(kāi) Plates面板. (c) 點(diǎn)擊 Geometry. (d) 在在Plane 下拉菜單, 選擇 X-Z(e) 輸入如下坐標(biāo)：xS0.006 xE0.075yS0.0125 yE-zS0.05 zE0.331(f) 點(diǎn)擊Properties. (g) 在 Thermal model下, 選擇 Conducting thick. (h) 設(shè)置 Thickness 為 0.0025 m. (i) 保持 default 設(shè)置為 Solid material. 由于缺省材料為鋁擠型

21、材，你不需要改變它的材料. (j) 點(diǎn)擊 Done. 9. 拷貝第一個(gè)fin( plate.1) 來(lái)生成其它9個(gè) fins ( plate.1.1, plate.1.2, , plate.1.9). (a) 在 Model manager 窗口下, 選擇 plate.1. (b) 點(diǎn)擊 button. (c) 參照上述拷貝風(fēng)扇的步驟，給Y offset 輸入 0.025 m 來(lái)生成 9 個(gè)fins. 10. 建立設(shè)備的腔體該腔體是由5個(gè)矩形的walls組成。 (a) 點(diǎn)擊 button 來(lái)生成wall. Icepak 將在X-Y平面生成矩形wall. 需要改變它的位置，大小及物性參數(shù)

22、. (b) 點(diǎn)擊 button 來(lái)打開(kāi) Walls 面板. (c) 點(diǎn)擊 Geometry. (d) 輸入如下坐標(biāo)：xS0 xE-0.025yS0 yE0.25zS0 zE-(e) 點(diǎn)擊 Properties. (f) 在Thermal data下, 選擇 External conditions 并點(diǎn)擊 Edit button. 這時(shí) Wall external thermal conditions 面板將打開(kāi). i. 打開(kāi) Heat trans coeff 選項(xiàng), 指定 heat transfer coeff 為 15 W/K-m . ii. 點(diǎn)擊Do

23、ne. (g) 點(diǎn)擊Update. (h) 在 Walls 面板下點(diǎn)擊 New，并生成第二個(gè)wall ( wall.2): · Plane: X-Y · Start/end: xS0 xE-0.025yS0 yE0.25zS0.356 zE-· Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 ! 記住每做完一次修改要點(diǎn)擊 Update。 (i) 重復(fù)上述步驟建立 wall.3, wall.4, and wall.5,用下面的參數(shù): · wall.3: o Pl

24、ane: X-Z o Start/end: xS0 xE-0.025yS0 yE-zS0 zE0.356o Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 · wall.4: o Plane: X-Z o Start/end: xS0 xE-0.025yS0.25 yE-zS0 zE0.356o Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 · wall.5: o Plane: Y-

25、Z o Start/end: xS-0.025 xE-yS0 yE0.25zS0 zE0.356o Thermal data: External conditions, Heat trans coeff = 15 (j) 定義完5塊wall之后，點(diǎn)擊 Done.如圖  1.2, 如示。 Isometric view (也可點(diǎn)擊 button來(lái)看該示圖). 圖 1.2: 翅片散熱器的完整模型11. 檢查模型確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題 （如, 物體間距太近會(huì)影響網(wǎng)格網(wǎng)格). Model Check model 你也可以點(diǎn)擊 button來(lái)檢查模型。 如果所有的偏差都滿足要

26、求,Icepak 會(huì)在 Message窗口下給出 0 problems。12. 檢查物體定義Edit Summary Icepak將列出所有物體的參數(shù). 你可以檢查并點(diǎn)擊Done 來(lái)確認(rèn). 如果你發(fā)現(xiàn)問(wèn)題你也可以在這里改變。 步驟 3: 網(wǎng)格生成你將通過(guò)2步來(lái)生成網(wǎng)格。首先你會(huì)生成粗網(wǎng)格coarse mesh并檢查網(wǎng)格來(lái)確認(rèn)什么地方的網(wǎng)格需要加密. 然后加密網(wǎng)格并再次顯示網(wǎng)格。 Model Generate Mesh 另外: 你可以點(diǎn)擊 button, 打開(kāi) Mesh control 面板. 1. 生成粗網(wǎng)格（最小數(shù)目的網(wǎng)格）(a) 在Mesh control 面板里, 選擇 Coarse.

27、Icepak 就會(huì)將網(wǎng)格設(shè)置改變?yōu)榇志W(wǎng)格的設(shè)置，在上面的面板里有顯示。 (b) 設(shè)置 Max X size to 0.01, the Max Y size to 0.01, and the Max Z size to 0.02. (c) 點(diǎn)擊 Generate mesh 按鈕來(lái)生成粗網(wǎng)格. Icepak 將會(huì)報(bào)告模型中物體間最小間距小于最小物體尺寸的10%.你可以中止網(wǎng)格劃分，忽略提示或改變值。 (d) 點(diǎn)擊 Change value and mesh 繼續(xù)生成網(wǎng)格。2. 檢查網(wǎng)格 (a) 點(diǎn)擊 Display. (b) 打開(kāi) Cut plane 選項(xiàng). (c) 在 Set position

28、選項(xiàng)中, 選擇 Point and normal. (d) 設(shè)置 ( PX, PY, PZ) 為 ( 0.025, 0, 0)及 ( NX, NY, NZ)為 ( 1, 0, 0). 該設(shè)置會(huì)使網(wǎng)格在Y-Z平面通過(guò)點(diǎn)(0.025, 0, 0)來(lái)顯示網(wǎng)格. (e) 打開(kāi) Display mesh 選項(xiàng). 網(wǎng)格顯示垂直翅片，與devices方向一致, 如圖  1.3所示. 圖 1.3:Y-Z平面的粗網(wǎng)格(f) 用滑動(dòng)鈕來(lái)改變切面的位置?？梢园l(fā)現(xiàn)翅片中的網(wǎng)格太大，不足以解決該問(wèn)題。下一步即是要細(xì)化網(wǎng)格。3. 生成細(xì)網(wǎng)格(a) 點(diǎn)擊Generate . (b) 在 Global settin

29、gs下, Mesh parameters選項(xiàng)中選擇 Normal Icepak將自動(dòng)更新網(wǎng)格劃分的設(shè)置。 (c) 打開(kāi) Object params 選項(xiàng)并點(diǎn)擊 Edit. Icepak 將打開(kāi) Per-object meshing parameters面板, 這里你可以改變每個(gè)物體的網(wǎng)格設(shè)置。. (d) 設(shè)定所有plates的網(wǎng)格i. 在Per-object meshing parameters 面板, 點(diǎn)擊 plate.1, 按住 <Shift> key, 并點(diǎn)擊 plate.1.9 來(lái)選擇所有的plates. Icepak 將顯示所有plate的網(wǎng)格信息。ii. 打開(kāi)Use p

30、er-object parameters 選項(xiàng). iii. 打開(kāi) Low end height 及 High end height, 將Requested一欄都設(shè)定為 0.004. 該設(shè)定使得所有plate外圍的每一層網(wǎng)格的高度為0.004 m。(e) 設(shè)定所有sources的網(wǎng)格i. 如上選擇所有plates一樣，選擇所有sources.ii. 打開(kāi)Use per-object parameters 選項(xiàng).iii. 打開(kāi) Y count 及 Z count, 將Requested一欄分別設(shè)定為3 和 4。 該設(shè)定確定了source在每一個(gè)方向的網(wǎng)格數(shù) (f) 在 Per-objec

31、t meshing parameters 面板下, 點(diǎn)擊 Done 來(lái)保存設(shè)置。(g) 點(diǎn)擊 Generate mesh button 來(lái)生成細(xì)網(wǎng)格。4. 檢查新網(wǎng)格繪圖區(qū)域?qū)⒆詣?dòng)顯示新網(wǎng)格，如圖1.4所示。點(diǎn)擊 Display并應(yīng)用滑動(dòng)鈕來(lái)顯示細(xì)網(wǎng)格。 圖 1.4: - 平面的細(xì)網(wǎng)格5. 關(guān)閉網(wǎng)格顯示。(a) 點(diǎn)擊 Display. (b) 關(guān)閉 Display mesh 選項(xiàng). (c) 點(diǎn)擊 Close 來(lái)關(guān)閉 Mesh control 面板. 步驟 4: 檢查氣流在求解之前，你應(yīng)該首先估算Reynolds 和 Peclet 數(shù)來(lái)確定是采用哪種流動(dòng)方程。1. 檢查Reynolds 和 Pe

32、clet 數(shù). Solution settings Basic settings (a) 點(diǎn)擊 Reset按鈕. (b) 檢查Message 窗口里的信息. 得到的Reynolds 和 Peclet 數(shù)分別是13,000 和 9,000, 所以應(yīng)該是turbulent. Icepak 將建議選擇turbulent. (c) 點(diǎn)擊 Accept. 2. 激活 turbulence modeling（湍流模型）. Problem setup Basic parameters (a) 在 Basic parameters 面板里, 在Flow regime一欄選擇 Turbulent. (b) 保持

33、缺省 Zero equation turbulence model. (c) 點(diǎn)擊 Accept 保存設(shè)置. 3. 返回 Basic settings 面板并點(diǎn)擊 Reset 及 Accept. 步驟 5: 保存文件 Icepak 將在你求解之前自動(dòng)保存模型,但是建議你自己也保存一次. 如果你在求解前退出Icepak, 你可以在下一次再打開(kāi)你的項(xiàng)目再求解。（如果你求解了,Icepak 將簡(jiǎn)單地覆蓋你保存的模型。) File Save project 步驟 6: 求解計(jì)算 1. 開(kāi)始求解Solve Run solution 注意點(diǎn)擊 button. 2. 保持缺省設(shè)置不變。3. 點(diǎn)擊 Start

34、 solution 來(lái)啟動(dòng)求解器. Icepak將開(kāi)始求解，一個(gè)新的窗口將會(huì)出現(xiàn)。它顯示了計(jì)算的殘差。 Icepak 也會(huì)打開(kāi) Monitor 窗口，來(lái)顯示收斂過(guò)程。求解完成后，你的殘差曲線會(huì)象圖  1.5所示. Continuity 殘差沒(méi)有完全收斂，但是因?yàn)樗逊浅＝咏?而且其它都低于該值，你可以認(rèn)為收斂了。注意到在不同的計(jì)算機(jī)該曲線會(huì)略有不同, 所以你的曲線不會(huì)同圖  1.5完全一樣. 圖 1.5: 殘差曲線4. 點(diǎn)擊 Done 來(lái)關(guān)閉 Monitor 窗口. 步驟 7: 檢查結(jié)果 本練習(xí)的目標(biāo)是確定和散熱器氣流，傳熱相關(guān)的(fans, fins)是不是足夠保證設(shè)備的

35、最高溫度不高于 65 C. 你可以通過(guò)檢查結(jié)果來(lái)完成這一目標(biāo)。 1. 顯示速度向量切面Post Plane cut 另外: 你也可以通過(guò)點(diǎn)擊 button 來(lái)打開(kāi) Plane cut面板. (a) 在 Name 欄, 輸入切面的名稱. (b) 在Set position 欄, 選擇 Point and normal. (c) 設(shè)定( PX, PY, PZ) 為 ( 0.04, 0, 0), 及 ( NX, NY, NZ) 為 ( 1, 0, 0). 該定義是在Y-Z平面做了一個(gè)通過(guò)點(diǎn)(0.04, 0, 0)的切面. (d) 打開(kāi) Show vectors 選項(xiàng). (e) 點(diǎn)擊 Create.

36、(f) 在 Orient 菜單下, 選擇 Orient positive X. 這樣得到的示圖如圖1.6所示. 你可以看出是大的氣流速度出現(xiàn)在風(fēng)扇葉片的位置. 最低速度出現(xiàn)在翅片與壁面之間. 另外: 你也可以通過(guò)點(diǎn)擊 button選擇方向. 圖 1.6: Y-Z切面的速度矢量(g) 在 Plane cut 面板里, 點(diǎn)擊 Active 選擇來(lái)關(guān)閉顯示. 這將暫時(shí)地關(guān)閉顯示, 這樣你可以很方便地做另一個(gè)后處理顯示. 2. 顯示溫度云圖(a)在 Plane cut 面板下，點(diǎn)擊 New. (b) 在 Name 欄輸入, 名稱. (c) 用剛才同樣的切面位置(d) 打開(kāi) Show contours

37、選項(xiàng)并點(diǎn)擊 Parameters. 這樣 Plane cut contours 面板將被打開(kāi)。 (e) 保持缺省設(shè)置Temperature 選項(xiàng)(f) 對(duì)于Shading options, 保持 Banded選項(xiàng). (g) 對(duì)于Color levels, 選擇 Calculated 及 This object 選項(xiàng). Icepak 將給出該切面的云圖溫度范圍。. (h) 點(diǎn)擊 Done.圖上將顯示溫度云圖。如圖1.7 所示. 圖 1.7: Y-Z切面的溫度云圖(i) 在 Plane cut 面板里, 點(diǎn)擊 Active 選項(xiàng)關(guān)閉顯示. 3. 顯示速度向量及壓力云圖(a) 在Plane cut面

38、板下點(diǎn)擊 New. (b) 在 Name 欄, 輸入名稱. (c) 取與上面同樣的平面位置。(d) 打開(kāi) Show vectors. (e) 顯示壓力云圖i. 打開(kāi) Show contours 選項(xiàng)并點(diǎn)擊 Parameters. Plane cut contours 面板打開(kāi). ii. 在 Plane cut contours 面板下, 在Contours一欄選擇 Pressure. 提示: 點(diǎn)擊三角鍵打開(kāi)Contours的下拉菜單. iii. 對(duì)于 Shading options, 保持缺省 Banded. iv. 對(duì)于 Color levels, 選擇 Calculated 及 This

39、object. v. 點(diǎn)擊 Done. 該示圖將顯示出壓力云圖及速度向量圖。 圖  1.8 顯示出高壓力區(qū)在風(fēng)扇的下游，局部最大值出現(xiàn)在翅片上游的頂部. 圖 1.8:壓力云圖和速度矢量圖(f) 在 Plane cut 面板下, 點(diǎn)擊 Active 來(lái)關(guān)閉顯示. 4. 用溫度的顏色來(lái)顯示腔體區(qū)域的速度向量(a) 在Plane cut面板下點(diǎn)擊 New. (b) 給出名稱 Name. (c) 在 Set position 下選擇 Point and normal. (d) 給出 ( PX, PY, PZ) 為 ( -0.01, 0, 0), 及 ( NX, NY, NZ) 為 ( 1,

40、0, 0). (e) 打開(kāi) Show vectors 選項(xiàng)并點(diǎn)擊 Parameters. Plane cut vectors 面板打開(kāi). (f) 在 Color by 下拉菜單, 選擇 Scalar variable, 保持 Color variable 里的 Temperature. (g) 對(duì)于 Compute color based on, 選擇 This object. (h) 點(diǎn)擊 Done. 圖  1.9 顯示了在熱源腔體內(nèi)有一個(gè)大的對(duì)流?？諝庠陲L(fēng)扇一側(cè)下降，在熱源位置上升。最高溫度出現(xiàn)在最上面的熱源。 圖 1.9: 以溫度標(biāo)識(shí)顏色的速度矢量圖(i) 在 Plane cu

41、t 面板下, 點(diǎn)擊 Active 選項(xiàng)，然后點(diǎn)擊 Done. 5. 顯示5個(gè)熱源的溫度云圖Post Object face 另外: 你可以點(diǎn)擊button打開(kāi)Object face 面板. (a) 輸入 Name. (b) 在Object type 中, 點(diǎn)擊 source.1, 按住 <Shift> key, 點(diǎn)擊 source.1.4 來(lái)選擇所有的sources, 點(diǎn)擊 Accept button. (c) 打開(kāi) Show contours 選項(xiàng)及 Parameters. 這樣 Object face contours 面板打開(kāi). (d) 在Object face contou

42、rs面板里,保持 Contours of下拉菜單里的 Temperature . (e) 對(duì)于Shading options, 保持 Banded. (f) 對(duì)于Color levels, 選擇 Calculated 及 This object. (g) 點(diǎn)擊 Done. 示圖將更新為sources的溫度云圖. (h) 用你的鼠標(biāo)右鍵放大/縮小來(lái)看示圖圖 1.10 顯示了5個(gè)熱源的溫度分布云圖。幾個(gè)熱源的溫度分布比較相似：中心溫度高，四周溫度低。中間的那個(gè)熱源溫度比較高。頂部和底部的熱源溫度分布接近，另外兩個(gè)也是。 圖 1.10: 五個(gè)熱源上的溫度云圖(i) 在Object face 面析下,

43、 關(guān)閉 Active 選項(xiàng). 6. 顯示背板的溫度云圖(a)在 Object face 面板下點(diǎn)擊 New. (b) 給出名稱face-tempblock. (c) 在 Object 下拉菜單, 選擇block.1并點(diǎn)擊 Accept. (d) 打開(kāi)Show contours 選項(xiàng)并點(diǎn)擊 Parameters. Object face contours 面板打開(kāi). (e) 在 Object face contours 面板下,保持Contours of下拉菜單里的 Temperature. (f) 對(duì)于Contour options, 不選 Solid 而選 Line. (g) 對(duì)于Level

44、 spacing, 選擇 Fixed 并設(shè)置 Number 為 200. (h) 對(duì)于Color levels, 選擇 Calculated 及 This object. (i) 點(diǎn)擊Done. 圖中顯示出block的溫度云圖。圖  1.11 可以看出溫度熱點(diǎn)在熱源的附件。最高溫度出現(xiàn)在三個(gè)中間的熱源周圍。 圖 1.11: 背板上的溫度云圖總結(jié) 在該練習(xí)中，你建立并求解了一個(gè)模型。為了確定給定的散熱器保持熱源65 C情況的能力。 后處理結(jié)果顯示最高溫度為53 C, 顯示了該散熱器足以冷卻這些熱源。 附加練習(xí) 為了確定中間一個(gè)風(fēng)扇失效情況下，散熱器的效果，不激活(deactive)中間

45、的風(fēng)扇，即fan.1.1, 重新做網(wǎng)格, 用不同的ID再求解一次并檢查結(jié)果. 練習(xí)2 輻射的塊和板簡(jiǎn)介介紹：本練習(xí)演示了如何模擬輻射傳熱。首先你求解一個(gè)沒(méi)有考慮輻射的問(wèn)題，然后再求解一個(gè)考慮輻射的問(wèn)題。目的是比較輻射的效果。在這個(gè)練習(xí)中你能夠?qū)W到： · 建立新的實(shí)體材料· 模擬輻射效果· 改變求解的迭代次數(shù)· 建立組· 完成多工況的后處理問(wèn)題描述 本問(wèn)題(如 2.1所示) 包含一塊板和一個(gè)導(dǎo)熱的實(shí)體塊，自然散熱。塊是方的，厚度為0.005 m, 功耗5 W. 它放置在一個(gè) 0.002 m ´0.2

46、0;m ´0.3 m 的板上. 機(jī)柜內(nèi)部物體的輻射率為1. 圖 2.1: 問(wèn)題描述步驟 1: 打開(kāi)和定義一個(gè)新的項(xiàng)目 1. 啟動(dòng)Icepak, 當(dāng) Icepak 啟動(dòng)后, the New/existing 面板自動(dòng)出現(xiàn). 2. 點(diǎn)擊 New. New project 面板出現(xiàn). 3. 給定一個(gè)項(xiàng)目名稱(a) 給出名稱為radiation. (b) 點(diǎn)擊 Create. Icepak 就會(huì)生成一個(gè)1 m ´1 m ´1 m的機(jī)柜。你可以用鼠標(biāo)左鍵旋轉(zhuǎn)機(jī)柜，或用中鍵平移，右鍵放大/縮小。還可以用Home position 回來(lái)原始狀態(tài)。 4. 改變問(wèn)題設(shè)置P

47、roblem setup Basic parameters (a) 打開(kāi)重力開(kāi)關(guān)Gravity vector 并保持缺省設(shè)置。(b) 點(diǎn)擊Accept 保存新設(shè)置。 步驟 2: 建立模型建模之前，你需要首先改變機(jī)柜的大小。然后你建立導(dǎo)熱實(shí)體block, the plate, two openings, and two walls. 1. 改變機(jī)柜大小Model Cabinet 雙擊Cabinet 顯示出 Cabinet 面板. 你也可以通過(guò)點(diǎn)擊button 實(shí)現(xiàn)。(a) 在 Cabinet面板里, 點(diǎn)擊 Geometry. (b) 輸入如下坐標(biāo)：xS0 xE0.15yS0 

48、yE0.3zS0 zE0.2(c) 點(diǎn)擊 Update 及 Done 來(lái)關(guān)閉窗口. (d) 在 Orient 菜單里, 選擇 Scale to fit. 2. 建立導(dǎo)熱block. (a) 點(diǎn)擊 button 建立一個(gè)新的block, 點(diǎn)擊 button 打開(kāi) Blocks 面板. Icepak 將在機(jī)柜的中心生成一個(gè)新的block. 你需要改變block的尺寸及物性. (b) 點(diǎn)擊 Geometry . (c) 輸入如下坐標(biāo)：xS0.075 xE0.08yS0.13 yE0.17zS0.08 zE0.12(d) 點(diǎn)擊 Properties . (e)

49、對(duì)于Block type, 保持 Solid. (f) 給定材料i. 在 Thermal specification下,在 Solid material 下拉菜單里選擇 Create material. 提示: 點(diǎn)擊在 Solid material旁邊的 button,打開(kāi)下拉菜單. The Materials面板打開(kāi). ii. 點(diǎn)擊 Properties. iii. 點(diǎn)擊在 Conductivity旁邊的Edit按鈕. Temperature dependent solid conductivity 面板將打開(kāi). iv. 輸入一個(gè)定值 Constant 為148 W/m-K 并點(diǎn)擊

50、 Accept. v. 點(diǎn)擊 Done 密度（ density ）和熱容（specific heat）在計(jì)算中用不到，所以用缺省值就可以了。但是這兩個(gè)值在計(jì)算瞬態(tài)（transient）問(wèn)題時(shí)需要。 這樣 Blocks 面板里就將 Solid material 改為 block.1 solid_material. (g) 設(shè)定Total power 為 5 W. (h) 點(diǎn)擊 Done 來(lái)保存設(shè)置. 3. 建立plate (a) 點(diǎn)擊 button 建立一個(gè)新的plate, 點(diǎn)擊 button 打開(kāi) Plates 面板. 你需要改變plate的方向，尺寸及物性. (b) 點(diǎn)擊 Geom

51、etry . (c) 點(diǎn)擊 Plane 下拉菜單, 選擇 Y-Z. (d) 輸入如下坐標(biāo)：xS0.073 xE-yS0 yE0.3zS0 zE0.2(e) 點(diǎn)擊 Properties . (f) 在 Thermal model菜單下, 選擇 Conducting thick. (g) 輸入 Thickness 為 0.002 m. (h) 設(shè)定一個(gè)新的材料給platei. 在 Solid material 下拉菜單中, 選擇 Create material. ii. 在 Materials 面板中, 選擇 Properties . iii. 點(diǎn)擊Cond

52、uctivity邊上的 Edit button. The Temperature dependent solid conductivity 面板出現(xiàn). iv. 輸入一個(gè)定值0.3 W/m-K 并 Accept. v. 點(diǎn)擊Materials 面板里的Done. Plates 面板將會(huì)顯示Solid material 為 plate.1 sol_material. (i) 保持 Total power 為0 W. (j) 點(diǎn)擊Done保存 Plates 設(shè)置. 4. 建立第一個(gè)opening. 因?yàn)閮蓚€(gè) openings 位置相關(guān)，你可以生成一個(gè)并拷貝生成另一個(gè). (a) 點(diǎn)

53、擊 button, 及 button 來(lái)打開(kāi) Openings 面板. 你可以在此面板下改變opening的方向及尺寸. (b) 點(diǎn)擊 Geometry . (c) 在 Plane下拉菜單中, 選擇 X-Z. (d) 輸入如下坐標(biāo)：xS0 xE0.15yS0 yE-zS0 zE0.2(e) 點(diǎn)擊 Done 保存Openings設(shè)置. 5. copy第一個(gè)opening ( opening.1) 來(lái)生成第二個(gè)( opening.1.1). (a) 選擇opening.1 (b) 點(diǎn)擊 button. (c) 保持Number of copies為1 (d) 打開(kāi)Tr

54、anslate 選項(xiàng)并設(shè)定 Y offset 為 0.3. (e) 點(diǎn)擊 Apply. Icepak 就生成了第二個(gè) opening.1.1. 6. 建立第一個(gè) wall. (a) 點(diǎn)擊 button, 及 button來(lái)打開(kāi) Walls 面板. Icepak 將在X-Y平面建立一個(gè)矩形的wall. 你需要改變wall的方向，尺寸及物性. (b) 點(diǎn)擊 Geometry . (c) 在 Plane 的下拉菜單中, 選擇 Y-Z. (d) 輸入如下坐標(biāo)：xS0 xE-yS0 yE0.3zS0 zE0.2(e) 點(diǎn)擊 Properties . (f) 在Thermal data中, 選擇 External conditions 及 Edit. Wall external t