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第1章 ANSYS Icepak概述1

1.1 ANSYS Icepak概述及工程应用1

1.2 ANSYS Icepak与ANSYS Workbench的关系3

1.2.1 ANSYS Workbench平台介绍3

1.2.2 ANSYS Workbench平台的启动4

1.2.3 ANSYS Workbench的界面（GUI）5

1.2.4 ANSYS Workbench对Icepak的作用7

1.3 ANSYS Icepak热仿真流程8

1.3.1建立热仿真模型8

1.3.2网格划分10

1.3.3求解计算设置11

1.3.4后处理显示11

1.4 ANSYS Icepak模块组成12

1.5 ANSYS Icepak机箱强迫风冷热仿真15

1.5.1实例介绍15

1.5.2建立热仿真模型16

1.5.3网格划分19

1.5.4求解计算设置20

1.5.5后处理显示22

1.6某LED自然冷却模拟实例24

1.6.1实例介绍24

1.6.2建立热仿真模型25

1.6.3网格划分28

1.6.4求解计算设置31

1.6.5后处理显示33

1.7本章小结36

第2章 电子热设计基础理论37

2.1电子热设计基础理论原理37

2.1.1热传导38

2.1.2对流换热38

2.1.3辐射换热39

2.1.4增强散热的几种方式40

2.2电子热设计常用概念解释40

2.3电子热设计冷却方法及准则方程43

2.3.1自然冷却44

2.3.2强迫对流47

2.3.3 TEC热电制冷48

2.3.4热管散热49

2.3.5电子设备热设计简则及注意事项51

2.4 CFD热仿真基础53

2.4.1控制方程54

2.4.2 ANSYS Icepak热仿真流程55

2.4.3基本概念解释56

2.5本章小结57

第3章 ANSYS Icepak技术特征及用户界面（GUI）详解58

3.1 ANSYS Icepak详细技术特征58

3.2 ANSYS Icepak启动方式及选项68

3.2.1 ANSYS Icepak的启动68

3.2.2选项设置说明69

3.3 ANSYS Icepak工作目录设定71

3.4 ANSYS Icepak用户界面（GUI）详细说明72

3.4.1 ANSYS Icepak用户界面（GUI）介绍72

3.4.2主菜单栏73

3.4.3快捷工具栏83

3.4.4模型树84

3.4.5基于对象模型工具栏86

3.4.6编辑模型命令面板86

3.4.7对齐匹配命令88

3.4.8图形显示区域90

3.4.9消息窗口91

3.4.10当前几何信息窗口91

3.5模型编辑面板GUI91

3.6用户自定义库的建立使用94

3.7其他常用命令操作98

3.7.1常用鼠标键盘操作98

3.7.2常用热键操作98

3.7.3单位管理99

3.8本章小结99

第4章 ANSYS Icepak热仿真建模100

4.1 ANSYS Icepak建模简述100

4.2 ANSYS Icepak基于对象自建模103

4.2.1 Cabinet（计算区域）103

4.2.2 Assembly（装配体）105

4.2.3 Heat exchangers（换热器）107

4.2.4 Openings（开口）108

4.2.5 Periodic boundaries（周期性边界条件）111

4.2.6 Grille（二维散热孔、滤网）模型112

4.2.7 Sources（热源）116

4.2.8 PCB（印制电路板）118

4.2.9 Plates（板）121

4.2.10 Enclosures（腔体）124

4.2.11 Wall（壳体）125

4.2.12 Block（块）129

4.2.13 Fan（轴流风机）137

4.2.14 Blower（离心风机）143

4.2.15 Resistance（阻尼）145

4.2.16 Heatsink（散热器）148

4.2.17 Package（芯片封装）154

4.2.18建立新材料160

4.3 ANSYS Icepak自建模实例161

4.4 CAD模型导入ANSYS Icepak167

4.4.1 DesignModeler简介167

4.4.2 DesignModeler常用命令说明171

4.4.3 ANSYS SCDM模型修复命令175

4.4.4 CAD模型导入ANSYS Icepak命令181

4.4.5 CAD模型导入ANSYS Icepak步骤、原则191

4.4.6 ANSYS Icepak自带的CAD接口192

4.4.7 ANSYS SCDM与ANSYS Icepak的接口195

4.5 CAD几何模型导入ANSYS Icepak实例201

4.6电子设计软件EDA模型导入ANSYS Icepak208

4.6.1 EDA-IDF几何模型导入208

4.6.2 EDA电路布线过孔信息导入211

4.6.3 EDA封装芯片模型导入213

4.7本章小结216

第5章 ANSYS Icepak网格划分217

5.1 ANSYS Icepak网格控制面板217

5.1.1 ANSYS Icepak网格类型及控制218

5.1.2 Hexa unstructured网格控制221

5.1.3 Mesher-HD网格控制225

5.2 ANSYS Icepak网格显示面板230

5.3 ANSYS Icepak网格质量检查面板233

5.4 ANSYS Icepak网格优先级236

5.5 ANSYS Icepak非连续性网格239

5.5.1非连续性网格概念239

5.5.2非连续性网格的创建241

5.5.3 Non-Conformal Meshing非连续性网格划分的规则243

5.5.4非连续性网格的自动检查246

5.5.5非连续性网格应用案例249

5.6 Mesher-HD之Multi-level多级网格250

5.6.1 Multi-level（M/L）多级网格概念251

5.6.2多级网格的设置251

5.6.3设置Multi-level多级级数的不同方法253

5.7 ANSYS Icepak网格划分的原则与技巧254

5.7.1 ANSYS Icepak网格划分原则254

5.7.2确定模型多级网格的级数255

5.7.3网格划分总结256

5.8 ANSYS Icepak网格划分实例257

5.8.1强迫风冷机箱257

5.8.2 LED灯具强迫风冷散热模拟259

5.8.3液冷冷板模型262

5.8.4强迫风冷热管散热模拟265

5.9本章小结269

第6章 ANSYS Icepak相关物理模型270

6.1自然对流应用设置270

6.1.1自然对流控制方程及设置271

6.1.2自然对流模型的选择272

6.1.3自然对流计算区域设置272

6.1.4自然冷却模拟设置步骤273

6.2辐射换热应用设置275

6.2.1 Surface to surface（S2S辐射模型）276

6.2.2 Discrete ordinates（DO辐射模型）277

6.2.3 Ray tracing（光线追踪法辐射模型）279

6.2.4 3种辐射模型的比较与选择280

6.3太阳热辐射应用设置281

6.3.1太阳热辐射载荷设置281

6.3.2太阳热辐射瞬态载荷案例284

6.3.3热模型表面如何考虑太阳热辐射286

6.4瞬态热模拟设置287

6.4.1瞬态求解设置287

6.4.2瞬态时间步长（Time step）设置290

6.4.3变量参数的瞬态设置294

6.4.4求解的瞬态设置300

6.5本章小结301

第7章 ANSYS Icepak求解设302

7.1 ANSYS Icepak基本物理模型定义302

7.1.1基本物理问题定义设置面板303

7.1.2基本物理问题定义向导设置309

7.2自然冷却计算开启的规则312

7.3求解计算基本设置314

7.3.1 Basic settings（求解基本设置面板）314

7.3.2判断热模型的流态315

7.3.3 Parallel settings（并行设置面板）315

7.3.4 Advanced settings（高级设置面板）318

7.4变量监控点设置319

7.4.1直接拖曳模型319

7.4.2复制粘贴321

7.4.3直接输入坐标321

7.4.4模型树下建立监控点322

7.5求解计算面板设置323

7.5.1 General setup（通用设置面板）324

7.5.2 Advanced（高级设置面板）326

7.5.3 Results（结果管理面板）327

7.5.4 TEC热电制冷模型的计算328

7.5.5恒温控制计算330

7.6 ANSYS Icepak计算收敛标准331

7.7 ANSYS Icepak删除/压缩计算结果334

7.8本章小结336

第8章 ANSYS Icepak后处理显示337

8.1 ANSYS Icepak后处理说明337

8.2 ANSYS Icepak自带后处理显示340

8.2.1 Object face（体处理）341

8.2.2 Plane cut（切面处理）348

8.2.3 Isosurface（等值面处理）351

8.2.4 Point（点处理）353

8.2.5 Surface probe（探针处理）353

8.2.6 Variation plot（变量函数图）354

8.2.7 History plot（瞬态函数图）355

8.2.8 Trials plot（多次实验曲线图）356

8.2.9 Transient settings（瞬态结果处理）357

8.2.10 Load solution ID（加载计算结果）359

8.2.11 Summary report（量化报告处理）359

8.2.12 Power and temperature limits setup处理364

8.2.13保存后处理图片364

8.3 Post后处理工具365

8.3.1 Post后处理面板1365

8.3.2 Post后处理面板2365

8.3.3 Post后处理面板3367

8.3.4 Post后处理面板4368

8.4 Report后处理工具368

8.5本章小结376

第9章 ANSYS Icepak热仿真专题377

9.1 ANSYS Icepak外太空环境热仿真377

9.2异形Wall热流边界的建立382

9.2.1圆柱形计算区域的建立382

9.2.2异形Wall的建立384

9.3热流—结构动力学的耦合计算387

9.4 ANSYS SIwave电一热流双向耦合计算392

9.5 PCB导热率验证计算398

9.6 ANSYS Icepak参数化/优化计算403

9.6.1参数化计算步骤403

9.6.2 Design Explorer的参数化功能409

9.6.3优化计算步骤412

9.7轴流风机MRF模拟418

9.8机箱系统Zoom-in的功能421

9.8.1 Profile边界说明422

9.8.2 Zoom-in功能案例讲解423

9.9 ANSYS Icepak批处理计算的设置425

9.10某风冷机箱热流仿真优化计算428

9.10.1机箱CAD模型的修复及转化429

9.10.2 ANSYS Icepak热模型的修改434

9.10.3热模型的网格划分438

9.10.4热模型的求解计算设置442

9.10.5热模型的后处理显示443

9.10.6热模型自然冷却计算及后处理446

9.10.7热模型的优化计算1447

9.10.8热模型的优化计算2450

9.11某风冷电动汽车电池包热流优化计算452

9.11.1电池包CAD模型的修复及转化453

9.11.2 ANSYS Icepak热模型的修改458

9.11.3热模型的网格划分461

9.11.4热模型的求解计算设置463

9.11.5热模型的后处理显示464

9.11.6热模型的优化465

9.12本章小结466

第10章 宏命令Macros467

10.1宏命令Macros简介467

10.2 Geometry面板467

10.2.1 Approximation面板468

10.2.2 Data Center Components面板473

10.2.3 Heatsinks面板477

10.2.4 Other面板483

10.2.5 Packages面板485

10.2.6 Package-TO Devices面板487

10.2.7 PCB面板491

10.2.8 Rotate面板494

10.3 Modeling面板495

10.3.1 Heatsink Wind Tunnel面板496

10.3.2 SIwave Icepak Coupling面板498

10.3.3 Die Characterization面板500

10.3.4 Power Dependent Power Macro面板501

10.3.5 Transient Temperature Dependent Power面板502

10.4 Post Processing面板503

10.4.1 Ensight Export面板504

10.4.2 Report Max Values面板504

10.4.3 Temperature Field to ANSYS WB面板505

10.4.4 Write Average Metal Fractions面板505

10.4.5 Write Detailed Report面板505

10.5 Productivity面板506

10.6本章小结512

参考文献513