Icepak案例

1ICEPAK案例翅片散热器介绍通过这个练习你可以了解到：打开一个新的project建立blocks,openings,fans,sources,plates,walls包括gravity的效应,湍流模拟改变缺省材料定义网格参数求解显示计算结果云图，向量和切面问题描述机柜包含5个高功率的设备（密封在一个腔体内），一块背板plate，10个翅片fins，三个fans,和一个自由开孔，如图1.1所示。Fins和plate用extrudedaluminum.每个fan质量流量为0.01kg/s，每个source为33W.根据设计目标，当环境温度为20C时设备的基座不能超过65C。2图1.1:问题描述步骤1:创建一个新的项目1.启动Icepak,出现下面窗口。2.点击New打开一个新的Icepakproject.就会出现下面的窗口：33.给定一个项目的名称并点击Create.(a)本项目取名为fin,(b)点击Create.Icepak就会生成一个缺省的机柜，尺寸为1m1m1m。你可以用鼠标左键旋转机柜，或用中键平移，右键放大/缩小。还可以用Homeposition回来原始状态。4.修改problem定义，包括重力选项。4ProblemsetupBasicparameters(a)打开Gravityvector选项，保持缺省值。(b)保持其它缺省设置。(c)点击Accept保存设置。步骤2:建立模型建模之前，你首先要改变机柜的大小。然后建立一块背板和开孔，接下来就是建立风扇，翅片和发热设备。51.改变机柜大小，在Cabinet窗口下.ModelCabinet另外：你也可以打开Cabinet面板，通过点击Edit窗口.(a)在Cabinet面板下,点击Geometry.(b)在Location下,输入下面的坐标:xS-0.025xE0.075yS0yE0.25zS0zE0.356(c)点击Done.(d)点击Scaletofit来看整个绘图窗口。另外:你也可以点击button.2.建立背板该plate是0.006m厚并将Cabinet分成两个区域:设备一面(high-powerdevices在这一面的腔体内)和翅片一面(fins的那一面).背板在这里是用block来描述.(a)点击button生成一个block.Icepak将生成一个新的block并放在cabinet的中央.你需要改变block的大小。6(b)点击button来打开Blocks面板.(c)点击Geometry.(d)输入下面坐标：xS0xE0.006yS0yE0.25zS0zE0.356(e)点击Done.3.建立自由开孔(a)点击button生成一个opening.Icepak将创建一个矩形的自由开孔并在-平面.你只需要改变opening的大小即可.7(b)点击button打开Openings面板.(c)点击Geometry.(d)输入如下坐标：xS0.006xE0.075yS0yE0.25zS0.356zE--(e)点击Done.4.建立第一个风扇：每一个风扇在位置上是相关的，你只需要建立一个，并copy出其它两个即可。位置是在Y方向有一个给定的offset。(a)点击button来创建一个新的fan.Icepak将生成一个在X-Y平面上的圆形风扇.你需要改变其大小并指定其质量流量.(b)点击button来打开Fans面板.8(c)点击Geometry.(d)输入如下坐标：xC0.04yC0.0475zC0(e)输入外径为0.03(Radius),内径0.01(IntRadius).(f)点击Properties.(g)保持风扇类型为intake.(h)在Fanflow下,选择Fixed及Mass.输入质量流量为0.01kg/s.(i)点击Done.95.拷贝第一个风扇(fan.1)来创建第二个和第三个风扇(fan.1.1andfan.1.2).(a)在Modelmanager窗口下,选择fan.1.(b)点击button.Copy窗口打开。.10(c)输入2作为需要拷贝的数目Numberofcopies.(d)打开Translate选项并输入Yoffset为0.0775.(e)点击Apply.Icepak将创建两个同样的风扇，其间距为Y方向0.0775m.6.创建第一个high-powerdevice.就象风扇一样，每个device也是位置上相关的,要生成5个devices,你需要先建立一个，并在Y方向拷贝即可。(a)点击button生成一个热源.Icepak将在cabinet中心生成一个矩形的source.你需要改变其几何尺寸并给定功耗.(b)点击button打开Sources面板.11(c)点击Geometry.(d)保持缺省设置为矩形(e)在Plane下拉菜单,选择Y-Z.(f)输入如下坐标xS0xE--yS0.0315yE0.0385zS0.1805zE0.2005(g)点击Properties.(h)在Heatsourceparameters下,设置Totalheat为33W.(i)点击Done.127.拷贝第一个device(source.1)来生成其它四个(source.1.1,source.1.2,source.1.3,andsource.1.4).(a)在Modelmanager窗口下,选定source.1.(b)点击button.(c)和前面复制风扇同样的步骤，在Y方向输入offset0.045m.8.建立第一个fin如风扇和设备一个，每一个翅片也是在位置上相关的，要建立这10个翅片，你需要先建立一个并在Y方向拷贝出其它9个。(a)点击button生成一个plate.Icepak将生成一个X-Y平面的矩形plate.你需要改变它的方向，大小和物性参数。(b)点击button打开Plates面板.13(c)点击Geometry.(d)在在Plane下拉菜单,选择X-Z(e)输入如下坐标：xS0.006xE0.075yS0.0125yE--zS0.05zE0.331(f)点击Properties.(g)在Thermalmodel下,选择Conductingthick.(h)设置Thickness为0.0025m.(i)保持default设置为Solidmaterial.由于缺省材料为铝挤型材，你不需要改变它的材料.(j)点击Done.149.拷贝第一个fin(plate.1)来生成其它9个fins(plate.1.1,plate.1.2,,plate.1.9).(a)在Modelmanager窗口下,选择plate.1.(b)点击button.(c)参照上述拷贝风扇的步骤，给Yoffset输入0.025m来生成9个fins.10.建立设备的腔体该腔体是由5个矩形的walls组成。(a)点击button来生成wall.Icepak将在X-Y平面生成矩形wall.需要改变它的位置，大小及物性参数.(b)点击button来打开Walls面板.15(c)点击Geometry.(d)输入如下坐标：xS0xE-0.025yS0yE0.25zS0zE--(e)点击Properties.(f)在Thermaldata下,选择Externalconditions并点击Editbutton.这时Wallexternalthermalconditions面板将打开.16i.打开Heattranscoeff选项,指定heattransfercoeff为15W/K-m.ii.点击Done.(g)点击Update.(h)在Walls面板下点击New，并生成第二个wall(wall.2):Plane:X-YStart/end:xS0xE-0.025yS0yE0.25zS0.356zE--Thermaldata:Externalconditions,Heattranscoeff=15!记住每做完一次修改要点击Update。(i)重复上述步骤建立wall.3,wall.4,andwall.5,用下面的参数:wall.3:oPlane:X-ZoStart/end:17xS0xE-0.025yS0yE--zS0zE0.356oThermaldata:Externalconditions,Heattranscoeff=15wall.4:oPlane:X-ZoStart/end:xS0xE-0.025yS0.25yE--zS0zE0.356oThermaldata:Externalconditions,Heattranscoeff=15wall.5:oPlane:Y-ZoStart/end:xS-0.025xE--yS0yE0.25zS0zE0.356oThermaldata:Externalconditions,Heattranscoeff=15(j)定义完5块wall之后，点击Done.如图1.2,如示。Isometricview(也可点击button来看该示图).18图1.2:翅片散热器的完整模型11.检查模型确认没有问题（如,物体间距太近会影响网格网格).ModelCheckmodel你也可以点击button来检查模型。如果所有的偏差都满足要求,Icepak会在Message窗口下给出0problems。12.检查物体定义EditSummaryIcepak将列出所有物体的参数.你可以检查并点击Done来确认.如果你发现问题你也可以在这里改变。步骤3:网格生成你将通过2步来生成网格。首先你会生成粗网格coarsemesh并检查网格来确认什么地方的网格需要加密.然后加密网格并再次显示网格。ModelGenerateMesh另外:你可以点击button,打开Meshcontrol面板.191.生成粗网格（最小数目的网格）(a)在Meshcontrol面板里,选择Coarse.Icepak就会将网格设置改变为粗网格的设置，在上面的面板里有显示。(b)设置MaxXsizeto0.01,theMaxYsizeto0.01,andtheMaxZsizeto0.02.(c)点击Generatemesh按钮来生成粗网格.Icepak将会报告模型中物体间最小间距小于最小物体尺寸的10%.你可以中止网格划分，忽略提示或改变值。(d)点击Changevalueandmesh继续生成网格。2.检查网格(a)点击Display.20(b)打开Cutplane选项.(c)在Setposition选项中,选择Pointandnormal.(d)设置(PX,PY,PZ)为(0.025,0,0)及(NX,NY,NZ)为(1,0,0).该设置会使网格在Y-Z平面通过点(0.025,0,0)来显示网格.(e)打开Displaymesh选项.网格显示垂直翅片，与devices方向一致,如图1.3所示.21图1.3:Y-Z平面的粗网格(f)用滑动钮来改变切面的位置。可以发现翅片中的网格太大，不足以解决该问题。下一步即是要细化网格。3.生成细网格(a)点击Generate.(b)在Globalsettings下,Meshparameters选项中选择NormalIcepak将自动更新网格划分的设置。(c)打开Objectparams选项并点击Edit.Icepak将打开Per-objectmeshingparameters面板,这里你可以改变每个物体的网格设置。.22(d)设定所有plates的网格i.在Per-objectmeshingparameters面板,点击plate.1,按住Shiftkey,并点击plate.1.9来选择所有的plates.Icepak将显示所有plate的网格信息。ii.打开Useper-objectparameters选项.iii.打开Lowendheight及Highendheight,将Requested一栏都设定为0.004.该设定使得所有plate外围的每一层网格的高度为0.004m。(e)设定所有sources的网格i.如上选择所有