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在Icepak中建立一款太阳花散热器模型的介绍(章飞)Icepak软件是一款专业的热分析软件,它拥有强大的建模功能,可以用来建立几何形体复杂的模型.Icepak软件所用的非结构化网格技术可以支持四面体、五面体、六面体、柱体以及混合网格类型,网格参数完全由用户自行控制，如果需要对某个特征实体加密网格，也不会影响到其它对象。而且Icepak软件使用的是功能强大,基于有限体积方法(FiniteVolumeMethod)与非结构化网格的FLUNT求解器,可以使计算更精准,过程费时更少,也更容易收敛.这两点是其它热分析软件所望尘莫及的.现通过对一款140FIN太阳花散热器建模过程的介绍,来描述如何在ICEPAK中建立复杂的几何形体,然后求解运算.(因篇幅所限,本文并未对建立以下模型的每一个具体步骤都作详细的说明,适用对象为那些对ICEPAK已经有了初步掌握的读者.)上图是一款解89W功率IntelCPU的铝挤塞铜太阳花散热器.其铝挤型鳍片结构复杂,呈放射状分布,鳍片密集且有分叉.尽管如此,仍然可以用ICEPAK对其建立模型,在边界条件输入正确,网格划分良好的前提下,是可以求解收敛的.如下图:现将自己建立这款模型的具体步骤介绍如下:1.先在PRO_E中建立太阳花铝挤型的3D实体模型,然后将其存成IGES文档;2.打开ICEPAK软件,并用FILE菜单栏的IMPORT功能导入上一步骤建立的IGES文档;3.片刻后,ICEPAK便可导入3D模型轮廓如下.此轮廓是在以后建立各个鳍片时,对每片鳍片的各个节点进行准确定位的参照:4.将上图轮廓的位置调整到上视图如下,然后沿着此太阳花鳍片的轮廓逐片地用建模工具BLOCK中的多边型来建立模型;5.如图所示,要在ICEPAK中建立一个带分叉的鳍片,须要建一个带12个节点的多边形来表示;多边型的节点用左上图中的ADD键来添加,每点击一次ADD键,就可以添加一个节点;同时多边型的节点是可以用SHIFT+鼠标右键来点选的,然后在按住SHIFT+鼠标右键的同时移动鼠标就可以拖动被点选的多边型节点.这样两种方法并用,我们就可以在ICEPAK中建出复杂的模型来.6.先在ICEPAK中建立一个多边型(图中三角型所示),设置材质为铝挤,并使多边型的平面与散热器的上下平面平行,将多边型的高度设为太阳花鳍片的高度,用ADD键逐个增加节点到12个,每增加一个节点就用SHIFT+鼠标右键依顺序将它拖动到上图所示的节点位置.完成后的多边型鳍片如右上图所示.具体步骤如下:a.先用SHIFT+鼠标右键点选多边型的节点,然后移动鼠标,将多边型的三个节点分别拖动到鳍片的位置,如右下图;ààb.用ADD键增加节点到4个,并把节点移动到相应的位置;C.增加到5个节点,步骤同上;ààd.增加到6个节点,步骤同上;e.增加到7个节点,步骤同上;ààf.增加到8个节点,步骤同上;g.增加到9个节点,步骤同上;ààh.增加到11个节点,步骤同上;i.增加到12个节点,鳍片完成.à(注意:在用ADD键给多边型增加节点时,注意按前面的节点顺序,依次序插入和移动节点,这样可以避免发生多边型诸节点间相互交错扭曲的情况.)7.诸如这般,需要一片一片地给此太阳花建鳍片,这的确是一件费时间的手工活!建好全部鳍片后的散热器形状如下:8.点击MODLE菜单栏的CADDATA选项,取消SHOWUNUSED前的勾选栏,便可以隐去先前导入的绿色太阳花轮廓,得到鳍片的模型,如下图:9.用BLOCK模块的圆柱体依照实体尺寸给太阳花模型建立中间的铝芯,再依次建立铝芯中央的塞铜,与塞铜上部的空气柱模型.(请注意设置铝芯的优先序高于鳍片,塞铜与的空气柱的优先序高于铝实心;空气柱的BLOCKTYPE设为FLUID,AIR);实体效果图10.按风扇的各项参数在模型中建立9025风扇,紧贴铜柱的下表面建一个等面积的圆形89W热源,边界条件设为环境温度35度,前后左右及上部CabinetWallType均为Opening(底部的CabinetWallType为默认).先给太阳花的所有鳍片及铝芯,塞铜,空气柱和热源建一个Assembly,再给整个Cooler建一个Assembly.这样可以在求解域内生成非连续性网格,能在不影响求解精度的前提下,用更少的网格来求解计算,节约计算资源.然后用网格生成器给模型划分网格.如下图:11.划分网格后,需要对网格进行检查.从太阳花的正上方的视图检查,有可能会出现如下图所示,好几条网格线紧密地粘靠在一起的情况.这是由于鳍片上各个节点在X轴或Y轴上的坐标值太过接近造成的,这种不良网格可能会导致计算结果的不收敛.此时可以对相应节点的位置作微调,拉开一点距离(这在Icepak建模中是允许的),几番调整-生成网格-检查-再调整的循环后,便可以生成质量很好的网格(如上图);12.在完成对模型与网格的检查后,就可以开始求解运算;(一般而言,在网格生成良好,边界条件输入正确的前提下,ICEPAK模型是可以收敛的).本例的收敛曲线如下:13.计算完成后,对太阳花散热器模型进行渲染处理,就可以观察散热器上的温度分布与空气流动矢量图如下.本文旨在通过展示用ICEPAK建立太阳花散热器模型的过程,来抛砖引玉,向读者介绍如何去用ICEPAK建立一款复杂的模型,所以对一些边界条件以及热源模型都作了简化.本建模过程的重点并没有放在去刻意追求结果的准确度上.若有读者感兴趣的话,想要得到更接近实测值的结果,还需要对边界参数,网格质量,热源和散热器的模型作更精细的调整,比如要考虑塞铜与铝挤间的接触热阻,加热热源的形状和种类,导热膏热阻,风扇支架对流场的影响,鳍片高度方向上的网格密度等等.读者可以借鉴本文介绍的方法,去建立一款复杂形体的散热器的模型,然后再划分网格求解运算,这对提升ICEPAK建模能力,加深对网格与计算求解的理解是大有益处的.参考文献?IcepakTrainingNotes.北京海基科技发展有限公司