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使用ANSYS Icepak建立射频放大器的散热计算模型

18天前浏览6479

本文摘要(由AI生成):

本文详细描述了使用特定软件创建和设置几何模型、装配体以及生成网格的过程。首先,通过一系列操作完成了模型的创建和参数设置。接着,创建了装配体,为后续的网格划分做准备。然后,详细说明了网格生成的过程,包括设置网格参数和生成计算网格。在设置计算阶段,文章介绍了如何设置迭代次数、问题设置向导以及考虑自然对流、湍流计算等选项。最后,文章提到了计算过程和查看计算结果的方法,包括速度矢量分布和温度分布。整个过程展示了该软件在几何建模和计算分析方面的强大功能。

本案例演示使用ANSYS Icepak建立射频放大器的散热计算模型

1 问题描述

射频放大器通常放置于密闭的密封外壳中,电子元器件不与外界空气直接接触,常用的散热方式是在放大器外壳上安装散热器,如下图所示。本案例演示利用强制对流与自然对流计算射频方法器的散热问题。

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,点击按钮Done完成计算域修改

  • 进入Properties标签页,指定Max Y边界为Opening边界

3.2 创建外壳

  • 点击工具栏按钮Create enclosures创建对象enclosure.1,双击模型树节点enclosure.1弹出设置对话框

  • 进入Geometry标签页,如下图所示设置对象的几何参数

  • 进入Properties标签页,如下图所示设置MinX及Max X边界类型为Open

3.3 创建壁面

  • 点击工具栏按钮Create walls创建壁面对象wall.1

  • 鼠标双击模型树节点wall.1弹出设置对话框,如下图所示,进入Geometry标签页,设置几何参数

采用移动的方式对齐壁面。

  • 选中工具栏按钮Morph edges

  • 点击按钮后,先选中下图所示的红色边,点击鼠标中键,再点击图中黄色边,点击鼠标中键修改面

相同方式修改其他三条边,最终形成的几何模型如图所示。

  • 鼠标双击模型树节点wall.1弹出设置对话框,如下图所示,进入Properties标签页,设置Wall thickness为0.001 m

  • 指定Solid material为Polystyrene-rigid-R12,选择External conditions为Heat tranfer coefficient

  • 点击Edit按钮打开参数设置对话框

  • 如下图欧式是,设置Heat transfer coeff为5 W/K-m2

3.4 创建PCB

  • 选择工具栏按钮Create printed circuit boards 创建对象pcb.1

  • 鼠标双击模型树节点pcb.1弹出设置对话框,如下图所示,进入Geometry标签页,设置其几何参数

  • 进入Properties标签页,如下图所示设置其物理参数,设置完毕后点击按钮Update可查看更新后的导热系数,点击Done按钮关闭对话框

3.5 创建元件

  • 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Geometry标签页,如下图所示指定几何参数

  • 进入Properties标签页,设置Total power为7 W

  • 鼠标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**参数,点击Apply**对象

  • 完成的模型如下图所示

  • 同时选中source.1,source.1.1与source.1.2,点击鼠标右键,选择弹出菜单项Copy打开对象辅助对话框

  • 如下图所示设置对象**参数,点击Apply按钮**对象

  • 完成的几何模型如下图所示

3.6 创建散热片

  • 点击工具栏按钮Create heat sinks创建散热片heatsink.1

  • 鼠标双击模型树节点heatsink.1弹出设置对话框,进入Geometry标签页,如下图所示指定几何参数

  • 进入Properties标签页,如下图所示设置散热片几何参数

完成的几何如图所示。

3.7 创建风扇

本案例从数据库中选择合适的风扇模型。

  • 鼠标右键选择模型树节点Libraries,点击弹出菜单项Search fans打开风扇数据库

  • 鼠标双击模型树节点source.1弹出设置对话框,进入Geometry标签页,如下图所示指定几何参数

  • 进入Physical标签页,激活并设置选项Max fan size为80 mm

  • 进入Thermal/flow标签页,设置选项Min flow rate为80 cfm,点击按钮Search从风扇库中搜索对象

  • 如下图所示,选择风扇delta.FFB0812_24EHE,点击按钮Create创建风扇

  • 鼠标双击模型树节点delta.FFB0812_24EHE打开属性设置对话框,进入Geometry标签页,如下图所示,设置几何参数

完成的模型如下图所示。

3.8 创建装配体

  • 如下图所示,选择几何对象,点击鼠标右键,选择弹出菜单项Create → Assembly创建装配体

  • 鼠标右键点击模型树节点Model,选择弹出菜单项Create object → Assembly创建装配体

  • 利用鼠标将风扇拖拽到新建的装配体中

注:创建装配体的目的是为后面网格划分做准备。

4 生成网格

  • 鼠标双击模型树节点assembly.1,弹出设置对话框,激活选项Mesh separately,并设置Slack参数,如下图所示

  • 鼠标双击模型树节点assembly.2,弹出设置对话框,激活选项Mesh separately,并设置Slack参数,如下图所示

  • 击菜单Model → Generate mesh弹出网格控制对话框

  • 如下图所示,设置网格参数,点击按钮Generate…生成计算网格

查看x=0面上网格,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150

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

  • 采用默认设置,计算考虑速度、压力与温度

  • 激活选项Flow is buoyancy driven考虑自然对流

  • 激活选项Use Boussinesq approximation

  • 激活选项Set gravitational acceleration,设置重力加速度为Y 方向 -9.81 m/s2

  • 激活选项Set flow regime to turbulent采用湍流计算

  • 激活湍流模型Zero equation

  • 激活选项Ignore heat transfer due to radiation忽略辐射计算

  • 不考虑太阳辐射

  • 采用稳态计算

  • 采用默认设置,点击Done按钮关闭对话框

  • 点击菜单Model → Power and temperature limits弹出设置对话框

  • 设置Default temperature limit为60 C

6 计算

  • 点击菜单项Solve → Run solution弹出设置对话框

  • 进入对话框的Results标签页,激活选项Write overview of results when finished,点击按钮Start solution开始计算

7 计算结果

1、速度矢量分布

2、温度分布

Icepak流体基础换热散热通用电子
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-04-20
最近编辑:18天前
CFD之道
博士 | 教师 探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
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5条评论
事在人为
签名征集中
10月前
学习
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徐飞强
格物致知
3年前
非常受益
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小尤子
奋发的小尤子
3年前
学习了,谢谢
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宇智波熊猫
二营长,你的意大利面呢
4年前
老师讲的太详细了,谢谢您,受益匪浅
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问渠哪得清如许
签名征集中
4年前
非常好
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