教你使用Icepak建立翅片式散热器模型

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了如何使用ANSYS Icepak软件建立翅片式散热器模型，包括新建工程、创建模型、生成计算网格、设置物理条件和参数、求解计算以及后处理等步骤。其中，模型包括5个大功率设备阵列、1个背板、10个翅片、3个风扇和1个自由开口，翅片及背板为铝制，系统中包含3个风机，每个风机的体积流量为18 cfm，系统中有5个热源，每个热源的热功率为33 W。

本教程演示利用Icepak建立翅片式散热器模型。

注：本系列案例来自Icepak官方tutorial。Icepak本质上只是一个前处理器，用于构建电子散热过程中的各类模型，其利用Fluent作为求解器。因此如果熟悉Fluent热计算的话，使用Icepak相对就比较容易了。

案例包含的内容：

• 新建工程

• 利用blocks、openings、fans、sources以及plates创建模型

• 为模型生成计算网格

• 建立包括湍流在内的各种物理条件和参数的模拟

• 求解计算以及后处理

1 问题描述

该机柜包含5个大功率设备阵列、1个背板、10个翅片、3个风扇和1个自由开口，如图所示。翅片及背板为铝制。系统中包含3个风机，每个风机的体积流量为18 cfm；系统中有5个热源，每个热源的热功率为33 W。

实体显示如下图所示。

2 创建新工程

• 启动ANSYS Icepak，弹出如下图所示对话框

• 点击New按钮打开新建工程对话框，如下图所示，指定工作路径及工程名称，点击按钮Create按钮创建工程

注：默认情况下Icepak创建了一个边长1m的立方体计算区域。

3 创建模型

3.1 修改计算域尺寸

• 鼠标双击模型树节点Model → Cabinet，弹出属性设置对话框，进入Geometry标签页，如下图所示，指定计算域尺寸

• 如下图所示设置，点击按钮Done完成计算域修改

3.2 创建背板

• 点击工具栏按钮Create blocks创建一个新的板block.1

• 鼠标双击模型树节点Model → block.1弹出设置对话框，进入Geometry标签页修改板的尺寸，如下图所示

• 点击按钮Done修改尺寸

3.3 创建开放边界

• 点击工具栏按钮Create openings创建新的开放边界opening.1

• 鼠标双击模型树节点Model → opening.1，弹出设置对话框，进入Geometry标签页，如下图所示修改几何参数，点击按钮Done完成几何修改

3.4 创建风扇

• 点击工具栏按钮Create fans创建风扇fan.1

• 鼠标双击模型树节点Model → fan.1，弹出设置对话框，进入Geometry标签页，如下图所示修改几何参数，点击按钮Done完成几何修改

• 进入Properties标签页，如下图所示设置风扇体积流量为18 CFM

3.5 **多个风扇

• 鼠标右键选择模型树节点fan.1，点击弹出菜单项Copy打开对象**对话框

• 如下图所示设置对象**参数，点击按钮Done完成风扇**

模型如下图所示。

3.6 创建热源

• 点击工具栏按钮Create sources创建热源source.1

• 鼠标双击模型树节点source.1弹出设置对话框，进入对话框中Geometry标签页，如下图所示设置几何选项

• 进入Properties标签页，如下图所示设置参数Total power为33 W，点击按钮Done完成参数设置

• 右键选择模型树节点source.1，点击弹出菜单项Copy打开对象**对话框

• 如下图所示设置对象**参数，点击按钮Done完成几何**

3.7 创建翅片

• 点击工具栏按钮Create plates创建平板plate.1，双击模型树节点plate.1弹出设置对话框，如下图所示设置几何参数

• 进入Properties标签页，设置Thermal model为Conducting thick，指定参数Thickness = 0.0025 m

• 鼠标右键选择模型树节点plate.1，点击弹出菜单项Copy打开对象**对话框

• 如下图所示指定对象**参数，点击按钮Done完成对象**

最终完成的几何模型如图所示。

• 点击菜单Model → Check model检查模型

4 划分计算网格

• 点击菜单Model → Generate mesh弹出网格控制对话框

• 如下图所示，设置网格尺寸，点击按钮Generate…生成计算网格

• 进入Display标签页，激活选项Display mesh显示计算网格

生成的网格如下图所示。

5 设置计算

• 鼠标双击模型树节点Basic settings弹出设置对话框

• 设置参数Number of iterations为400

• 鼠标右键选择模型树节点Problem setup，点击弹出菜单项Problem setup wizard打开模型设置向导

如下图所示设置模型向导

• 激活求解速度、压力与温度，不求解组分，如下图所示

• 计算模型中包含有进口与出口，如下图所示

• 区域内流动为湍流，如下图所示

• 设置湍流模型为Zero equation

• 忽略辐射传热

• 不包含太阳辐射

• 设置为稳态计算

• 点击Done完成向导设置

6 求解计算

• 鼠标双击模型树节点Parallel settings打开并行设置对话框

• 设置参与计算的CPU数量

• 点击菜单Solve → Run solution打开计算设置对话框

• 如下图所示点击按钮Start solution开始计算

Icepak调用Fluent进行计算。

注：本质上来说，Icepak只是个前处理器。

7 计算结果

1、查看x=0面上速度矢量

• 点击菜单Post → Plane cut创建切面

• 选择X plane through center，激活选项Show vectors，如下图所示

• 矢量图显示如下图所示

2、查看x=0面上速度云图分布

• 相同方式显示x=0面上速度云图如下图所示

3、查看部件上温度分布

• 各部件温度分布如下图所示