CAE 仿真軟件工具 電子產(chǎn)品的傳熱流動(dòng)模擬 Icepak 采用的是 FLUENT 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 求解引擎

目錄

什么是Icepak?...................................2

程序結(jié)構(gòu)........................................2

軟件功能........................................3

練習(xí)一翅片散熱器..........................8

練習(xí)二輻射的塊和板.......................43

練習(xí)三瞬態(tài)分析

練習(xí)四筆記本電腦

練習(xí)五改進(jìn)的筆記本電腦

練習(xí)六IGES模型的輸入

練習(xí)七非連續(xù)網(wǎng)格

練習(xí)八Zoom-in建模

1.1什么是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)控到無法測(cè)量的位置的數(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)雜兒何問題。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：

?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

?FLUENT,求解器

&jildModd

圖1.2.1:軟件架構(gòu)

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(包括理論和練習(xí)冊(cè))

?支持平臺(tái)

OUNIX工作站

oWindowsNT4.0/2000/XP的PC機(jī)

1.3.2建模

?基于對(duì)象的建模

ocabinets機(jī)柜

onetworks網(wǎng)絡(luò)模型

oheatexchangers熱交換器

owires線

oopenings開孔

ogrilles過濾網(wǎng)

osources熱源

oprintedcircuitboards(PCBs)PCB板

oenclosures腔體

oplates板

owalls壁

oblocks塊

ofans(withhubs)風(fēng)扇

oblowers離心風(fēng)機(jī)

oresistances阻尼

oheatsinks散熱器

opackages封裝

?macros宏

oJEDECtestchambersJEDEC試驗(yàn)室

oprintedcircuitboard(PCB)

oducts管道

ocompactmodelsforheatsinks簡(jiǎn)化的散熱器

?2Dobjectshapes2D模型

orectangular矩形

ocircular圓形

oinclined斜板

opolygon多邊形板

?complex3Dobjectshapes3D模型

oprisms四面體

ocylinders圓柱

oellipsoids橢圓柱

oellipticalandconcentriccylinders橢圓柱

oprismsofpolygonalandvaryingcross-section多面體

oductsofarbitrarycross-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

1.3.5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)k-€方程），RNGk-€,增強(qiáng)雙方程（標(biāo)

準(zhǔn)k~0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,andgrilies

1.3.6邊界條件

?壁和表面邊界條件：熱流密度，溫度，傳熱系數(shù)，輻射，和對(duì)稱邊界條件

?開孔和過濾網(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)離散算法來縮短求解時(shí)間

?選擇一階迎風(fēng)格式或高階格式來提高精度

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

?速度，溫度，壓力最大值

?粒子動(dòng)畫

?瞬態(tài)動(dòng)畫

?切面動(dòng)畫

?輸出為AVI,MPEG,FLI,及GIF動(dòng)畫格式

1.3.9報(bào)告

?寫出用戶定義的ASCH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：

ocolor,gray-scale,ormonochromePostScript

oPPM

oTIFF

oGIF

oJPEG

oVRML

oMPEGmovies

oAVImovies

oFLImovies

oanimatedGIFmovies

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。

通過這個(gè)練習(xí)你可以了解到：

?打開一個(gè)新的project

?建立blocks,openings,fans,sources,plates,walls

?包括gravity的效應(yīng),湍流模擬

?改變?nèi)笔〔牧?/p>

?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)自由開孔，如圖L1所示。Fins和plate用extrudedaluminum.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65Co

圖1.1:問題描述

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打開一個(gè)新的Icepakproject.

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1inx2mxJm。

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Homeposition

回來原始狀態(tài)。

4.修改problem定義，包括重力選項(xiàng)。

□Problemsetup—>ElBasicparameters

(a)打開Gravityvector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,你首先要改變機(jī)柜的大小。然后建立一塊背板和開孔,接下來就是建立風(fēng)

扇,翅片和發(fā)熱設(shè)備。

1.改變機(jī)柜大小，在Cabinet窗口下.

E3Model—^獨(dú)Cabinet

另外:

你也可以打開Cabinet面板,通過點(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-0.025xE0.075

yS0yE0.25

zS0zE0.356

(c)點(diǎn)擊Done.

(d)點(diǎn)擊Scaletofit來看整個(gè)繪圖窗口。

另外:

你也可以點(diǎn)擊button.

2.建立背板

該plate是0.006m厚并將Cabinet分成兩個(gè)區(qū)域:設(shè)備一面(high-powerdevices

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)擊時(shí)button來打開Blocks面板.

(c)點(diǎn)擊Geometry.

(d)輸入下面坐標(biāo)：

xS0rxE0.006

ys0yE0.25

zS0zE0.356

(e)點(diǎn)擊Done.

3.建立自由開孔

(a)點(diǎn)擊劄button生成一個(gè)opening.

Icepak將創(chuàng)建一個(gè)矩形的自由開孔并在'平面.你只需要改變opening的大小

即可.

(b)點(diǎn)擊時(shí)button打開Openings面板.

(c)點(diǎn)擊Geometry.

(d)輸入如下坐標(biāo)：

xS0.006xE0.075

yS0yE0.25

zS0.356zE一

(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offseto

(a)點(diǎn)擊@button來創(chuàng)建一個(gè)新的fan.

Icepak將生成一個(gè)在X-Y平面上的圓形風(fēng)扇.你需要改變其大小并指定其質(zhì)量流量.

(b)點(diǎn)擊button來打開Fans面板.

(c)點(diǎn)擊Geometry.

(d)輸入如下坐標(biāo)：

(e)輸入外徑為0.03(Radius),內(nèi)徑0.01(IntRadius).

(f)點(diǎn)擊Properties.

(g)保持風(fēng)扇類型為intake.

(h)在Fanflow下，選擇Fixed及Mass.輸入質(zhì)量流量為0.01kg/s.

(i)點(diǎn)擊Done.

5.拷貝第一個(gè)風(fēng)扇(fan.1)來創(chuàng)建第二個(gè)和第三個(gè)風(fēng)扇(fan.1.1andfan.1.2).

(a)在Modelmanager窗口下，選擇fan.1.

(b)點(diǎn)擊00button.

Copy窗口打開。.

Copyfanfan.1苗

Numberofcopies2

「Groupname

「Scale

l~~Mirror

xrrYZrxz

SCentroid

「Lowend

「Highend

廠Rotate

GXCYCZ

90r180r270

RTranslate

Xoffset|可m▼

Yoffset|~0.0775.1

Zoffset|o|m▼

VScalecopiescumulatively

ApplyIDoneI

(c)輸入2作為需要拷貝的數(shù)目Numberofcopies.

(d)打開Translate選項(xiàng)并輸入Yoffset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加.

6.創(chuàng)建第——4、high-powerdevice.

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Bbutton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)擊時(shí)button打開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)

xS0xE一

ys0.0315yE0.0385

zS0.1805zE0.2005

(g)點(diǎn)擊Properties.

(h)在Heatsourceparameters下，設(shè)置Totalheat為33W.

(i)點(diǎn)擊Done.

7.拷貝第一個(gè)device(source.1)來生成其它四個(gè)(source.1.1,source.1.2,

source.1.3,andsource.1.4).

(a)在Modelmanager窗口下,選定source.1.

(b)點(diǎn)擊00button.

(c)和前面復(fù)制風(fēng)扇同樣的步驟,在Y方向輸入offset0.045m.

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0button生成一個(gè)plate.

Icepak將生成一個(gè)X-Y平面的矩形plate.你需要改變它的方向,大小和物性參數(shù)。

(b)點(diǎn)擊力button打開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)：

xS0.006xE0.075

yS0.0125yE一

zS0.05zE0.331

(f)點(diǎn)擊Properties.

(g)在Thermalmodel下，選擇Conductingthick.

(h)設(shè)置Thickness為0.0025m.

(i)保持default設(shè)置為Solidmaterial.

由于缺省材料為鋁擠型材,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)來生成其它9個(gè)fins(plate.1.1,plate.1.2,

plate.1.9).

(a)在Modelmanager窗口下，選擇plate.1.

(b)點(diǎn)擊00button.

(c)參照上述拷貝風(fēng)扇的步驟，給Yoffset輸入0.025m來生成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).

(b)點(diǎn)擊時(shí)button來打開Walls面板.

(c)點(diǎn)擊Geometry.

(d)輸入如下坐標(biāo)：

(e)點(diǎn)擊Properties.

(f)在ThermaldataT,選擇Externalconditions并點(diǎn)擊Editbutton.

這時(shí)Wallexternalthermalconditions面板將打開.

i.打開Heattranscoeff選J頁(yè)，指定heattransfercoeff為15W/K-m

ii.點(diǎn)擊Done.

(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:

xS0xE-0.025

yS0yE0.25

zS0.356zE--

?Thermaldata:Externalconditions,Heattranscoeff=15

記住每做完一次修改要點(diǎn)擊Updateo

(i)重復(fù)上述步驟建立wall.3,wall.4,andwall.5,用下面的參數(shù):

?wall.3:

oPlane:X-Z

oStart/end:

xS0xE-0.025

yS0yE一一

zS0zE0.356

oThermaldata:Externalconditions,Heattranscoeff=15

?wall.4:

oPlane:X-Z

oStart/end:

xS0xE-0.025

yS0.25yE一

zS0zE0.356

oThermaldata:Externalconditions,Heattranscoeff=15

?wall.5:

oPlane:Y-Z

oStart/end:

xS-0.025xE一

yS0yE0.25

zS0zE0.356

oThermaldata:Externalconditions,Heattranscoeff=15

(j)定義完5塊wall之后，點(diǎn)擊Done.

如圖1.2,如示。Isometricview(也可點(diǎn)擊儀button來看該示圖).

圖1.2:翅片散熱器的完整模型

11.檢查模型確認(rèn)沒有問題（如，物體間距太近會(huì)影響網(wǎng)格網(wǎng)格）.

Model—Checkmodel

你也可以點(diǎn)擊Vbutton來檢查模型。

如果所有的偏差都滿足要求,Icepak會(huì)在Message窗口下給出0problems。

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來確認(rèn).如果你發(fā)現(xiàn)問題你

也可以在這里改變。

步驟3:網(wǎng)格生成

你將通過2步來生成網(wǎng)格。首先你會(huì)生成粗網(wǎng)格coarsemesh并檢查網(wǎng)格來確認(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—>GenerateMesh

另外:

你可以點(diǎn)擊Hbutton,打開Meshcontrol面板.

1.生成粗網(wǎng)格(最小數(shù)目的網(wǎng)格)

(a)在Meshcontrol面板里，選擇Coarse.工cepak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MaxXsizeto0.01,theMaxYsizeto0.01,andtheMaxZsizeto0.02.

(c)點(diǎn)擊Generatemesh按鈕來生成粗網(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Changevalueandmesh繼續(xù)生成網(wǎng)格。

2.檢查網(wǎng)格

(a)點(diǎn)擊Display.

(b)打開Cutplane選項(xiàng).

(c)在Setposition選項(xiàng)中，選擇Pointandnormal.

(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平面通過點(diǎn)(0.025,0,0)來顯示網(wǎng)格.

(e)打開Displaymesh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)鈕來改變切面的位置。

可以發(fā)現(xiàn)翅片中的網(wǎng)格太大，不足以解決該問題。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Globalsettings下，Meshparameters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Objectparams選項(xiàng)并點(diǎn)擊Edit.

Icepak將打開Per-objectmeshingparameters面板,這里你可以改變每個(gè)物體的

網(wǎng)格設(shè)置。.

Per-objectmeshingparameters

任）CabinetPUseper-objectparameters

一卻block.1Allunitsarem

fan.1Actualo

制＞fan.1.1「Xcount

7

46fan.1.2「Zcount

都o(jì)pening.11

17Lowendheight

例plate.1Q1

@plate.1.1HighendheightQQ2

—0phte.1.2Inwardheight

@plate.1.3516o

「Lowendratio

@plate.1.4I1o

「Highendratio1

0plate.1.5o

「Inwardratio

—。plate.1.6

@plate.1.7

@plate.1.8

。plate.1.9

一曲fsource.1二I

DoneDisableall

(d)設(shè)定所有plates的網(wǎng)格

i.在Per-objectmeshingparameters面板，點(diǎn)擊plate.1,按住<Shift>key,并

點(diǎn)擊plate.1.9來選擇所有的plates.

Icepak將顯示所有plate的網(wǎng)格信息。

ii.打開Useper-objectparameters選項(xiàng).

iii.打開Lowendheight及Highendheight,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加。

(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Useper-objectparameters選項(xiàng).

iii.打開Ycount及Zcount,將Requested一欄分別設(shè)定為3和4。

該設(shè)定確定Tsource在每一個(gè)方向的網(wǎng)格數(shù)

(f)在Per-objectmeshingparameters面板下，點(diǎn)擊Done來保存設(shè)置。

(g)點(diǎn)擊Generatemeshbutton來生成細(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,如圖所示。點(diǎn)擊Display并應(yīng)用滑動(dòng)鈕來顯示細(xì)網(wǎng)

格。

圖1.4:y~行平面的細(xì)網(wǎng)格

5.關(guān)閉網(wǎng)格顯示。

(a)點(diǎn)擊Display.

(b)關(guān)閉Displaymesh選項(xiàng).

(c)點(diǎn)擊Close來關(guān)閉Meshcontrol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)來確定是采用哪種流動(dòng)方程。

1.檢查Reynolds和Peclet數(shù).

□(Solutionsettings-Basicsettings

(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turbulencemodeling(湍流模型).

□Problemsetup—^ElBasicparameters

(a)在Basicparameters面板里，在Flowregime一欄選擇Turbulent.

(b)保持缺省Zeroequationturbulencemodel.

(c)點(diǎn)擊Accept保存設(shè)置.

3.返回Basicsettings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—>Saveproject

步驟6:求解計(jì)算

1.開始求解

Solve->Runsolution

注意點(diǎn)擊10button.

2.保持缺省設(shè)置不變。

3.點(diǎn)擊Startsolution來啟動(dòng)求解器.

工cepak將開始求解,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Monitor窗口,來顯示收斂過程。

求解完成后,你的殘差曲線會(huì)象圖1.5所示.Continuity殘差沒有完全收斂,但是

因?yàn)樗逊浅＝咏?0-8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?樣.

圖1.5:殘差曲線

4.點(diǎn)擊Done來關(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

最高溫度不高于65C.你可以通過檢查結(jié)果來完成這一目標(biāo)。

1.顯示速度向量切面

Post——Planecut

另外:

你也可以通過點(diǎn)擊購(gòu)button來打開Planecut面板.

(a)在Name欄，輸入切面的名稱.

(b)在Setposition欄，選擇Pointandnormal.

(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)通過點(diǎn)(0.04,0,0)的切面.

(d)打開Showvectors選項(xiàng).

(e)點(diǎn)擊Create.

(f)在Orient菜單下，選擇OrientpositiveX.

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:

你也可以通過點(diǎn)擊+乂button選擇方向.

3.44688

3.01602

2.58516

2.15430

1.72344

1.29258

0.861720

0.430860

0.000000

Y

良,z

圖1.6:Y-Z切面的速度矢量

(g)在Planecut面板里，點(diǎn)擊Active選擇來關(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Planecut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Showcontours選項(xiàng)并點(diǎn)擊Parameters.

這樣Planecutcontours面板將被打開。

(e)保持缺省設(shè)置Temperature選項(xiàng)

(f)對(duì)于Shadingoptions,保持Banded選項(xiàng).

(g)對(duì)于Colorlevels,選擇Calculated及Thisobject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。如圖乂工所示.

412919

386303

359688

333072

306456

279840

253225

226609

199993

圖1.7:Y-Z切面的溫度云圖

(i)在Planecut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Planecut面板下點(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Showvectors.

(e)顯示壓力云圖

i.打開Showcontours選項(xiàng)并點(diǎn)擊Parameters.

Planecutcontours面板打開.

ii.在Planecutcontours面板下，在Contours一欄選擇Pressure.

提示:

點(diǎn)擊三角鍵打開Contours的下拉菜單.

iii.對(duì)于Shadingoptions,保持缺省Banded.

iv.對(duì)于Colorlevels,選擇Calculated及Thisobject.

v.點(diǎn)擊Done.

該示圖將顯示出壓力云圖及速度向量圖。

圖L8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.

3.66826

2.44005

1.21184

-0.016366：

-1.24458

-2.47278

-3.70099

-4.92920

-6.15741

圖1.8:壓力云圖和速度矢量圖

(f)在Planecut面板下，點(diǎn)擊Active來關(guān)閉顯示.

4.用溫度的顏色來顯示腔體區(qū)域的速度向量

(a)在Planecut面板下點(diǎn)擊New.

(b)給出名稱Name.

(c)在Setposition下選擇Pointandnormal.

(d)給出(PX,PY,PZ)為(-0.01,0,0),及(NX,NY,NZ)為(1,0,0).

(e)打開Showvectors選項(xiàng)并點(diǎn)擊Parameters.

Planecutvectors面板打開.

(f)在Colorby下拉菜單，選擇Scalarvariable,保持Colorvariable里的

Temperature.

(g)對(duì)于Computecolorbasedon,選擇Thisobject.

(h)點(diǎn)擊Done.

圖L9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。

39.1952

36.9345

34,6737

32,4130

30.1522

27.8915

25.6308

23.3700

21.1093

Y

Z

圖1.9:以溫度標(biāo)識(shí)顏色的速度矢量圖

(i)在Planecut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—>Objectface

另外:

你可以點(diǎn)擊?button打開Objectface面板.

(a)輸入Name.

(b)在Objecttype中，點(diǎn)擊source.1,按住<Shift>key,點(diǎn)擊source.1.4來

選擇所有的sources,點(diǎn)擊Acceptbutton.

(c)打開Showcontours選項(xiàng)及Parameters.

這樣Objectfacecontours面板打開.

(d)在Objectfacecontours面板里，保持Contoursof下拉菜單里的Temperature.

(e)對(duì)于Shadingoptions,保持Banded.

(f)對(duì)于Colorlevels,選擇Calculated及Thisobject.

(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/縮小來看示圖

圖LW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Objectface面析下，關(guān)閉Active選項(xiàng).

6.顯示背板的溫度云圖

(a)在Objectface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Showcontours選項(xiàng)并點(diǎn)擊Parameters.

Objectfacecontours面板打開.

(e)在Objectfacecontours面板下，保持Contoursof下拉菜單里的Temperature.

(f)對(duì)于Contouroptions,不選Solid而選Line.

(g)對(duì)于Levelspacing,選擇Fixed并設(shè)置Number為200.

(h)對(duì)于Colorlevels,選擇Calculated及Thisobject.

(i)點(diǎn)擊Done.

圖中顯示出block的溫度云圖。圖LJ1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。

5389

O6717

8O4

49373

20701

92030

63358

34686

06014

Z

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%情況的能力。

后處理結(jié)果顯示最高溫度為53℃,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)中間的風(fēng)扇，即fan.1.1,

重新做網(wǎng)格，用不同的ID再求解?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)沒有考慮輻射的問題，然后再求解

一個(gè)考慮輻射的問題。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

問題描述

本問題（如u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0.005m,

功耗5W.它放置在一個(gè)0.002mx0.2mx0.3m的板上.機(jī)柜內(nèi)部物體的輻射率為1.

圖2.1:問題描述

步驟1：打開和定義一個(gè)新的項(xiàng)目

1.啟動(dòng)Icepak,

當(dāng)Icepak啟動(dòng)后,theNew/existing面板自動(dòng)出現(xiàn).

2.點(diǎn)擊New.

Newproject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)1mxlmxlm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Homeposition

回來原始狀態(tài)。

4.改變問題設(shè)置

CJProblemsetup—?EBasicparameters

(a)打開重力開關(guān)Gravityvector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,theplate,two

openings,andtwowalls.

1.改變機(jī)柜大小

[3Model—Cabinet

雙擊Cabinet顯示出Cabinet面板.你也可以通過點(diǎn)擊赤button實(shí)現(xiàn)。

(a)在Cabinet面板里，點(diǎn)擊Geometry.

(b)輸入如下坐標(biāo)：

xS0xE0.15

yS0yE0.3

zS0zE0.2

(c)點(diǎn)擊Update及Done來關(guān)閉窗口.

(d)在Orient菜單里，選擇Scaletofit.

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)：

xS0.075xE0.08

yS0.13yE0.17

zS0.08zE0.12

(d)點(diǎn)擊Properties.

(e)對(duì)于Blocktype,保持Solid.

(f)給定材料

i.在Thermalspecification下，在Solidmaterial下拉菜單里選擇Create

material.

提示:

點(diǎn)擊在Solidmaterial旁邊的Abutton,打開下拉菜單.

TheMaterials面板打開.

ii.點(diǎn)擊Properties.

iii.點(diǎn)擊在Conductivity旁邊的Edit按鈕.

Temperaturedependentsol