ANSYS Icepak电子散热基础教程

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ANSYS Icepak 是什么？

Icepak是一款基于Fluent求解器的电子散热分析软件，是针对电子热设计，涵盖芯片级、板级、系统级、环境级全系列解决方案的高精度分析专业软件包。ANSYS Icepak被广泛应用于航空航天、能源电力、电力电子、铁路机车消费性电子产品、医疗器械等各行各业电子产品的研发和设计过程。

ANSYS Icepak 的技术优势

ANSYS Icepak采用最专业的CFD软件Fluent作为求解器，结果可靠 ANSYS Icepak与各类CAD软件（Proe、UG、CATIA等等）及EDA（Cadence、Mentor、Zuken等等）有良好的接口，方便用户进行产品的热分析 作为专业的电子散热仿真软件，ANSYS Icepak包含丰富的IC封装库、散热器库、风机库、材料库等等 ANSYS Icepak可以与ANSYS旗下的Ansoft、Mechanical实现电、热、结构的多物理场耦合模拟，准确模拟产品的各种可靠性分布 集成在ANSYS Workbench下，易用的参数化和优化功能

ANSYS Icepak电子散热基础教程（第2版）

目录
第1章ANSYS Icepak概述
1.1 ANSYS Icepak概述及工程应用
1.2 ANSYS Icepak与ANSYS Workbench的关系
1.2.1ANSYS Workbench平台介绍
1.2.2 ANSYS Workbench平台的启动
1.2.3 ANSYS Workbench的界面（GUI）
1.2.4 ANSYS Workbench对Icepak的作用
1.3 ANSYS Icepak热仿真流程
1.3.1建立热仿真模型
1.3.2网格划分
1.3.3求解计算设置
1.3.4后处理显示
1.4 ANSYS Icepak模块组成
1.5 ANSYS Icepak机箱强迫风冷热仿真
1.5.1实例介绍
1.5.2建立热仿真模型
1.5.3网格划分
1.5.4求解计算设置
1.5.5后处理显示
1.6某LED自然冷却模拟实例
1.6.1实例介绍
1.6.2建立热仿真模型
1.6.3网格划分
1.6.4求解计算设置
1.6.5后处理显示
1.7本章小结
第2章电子热设计基础理论
2.1电子热设计基础理论原理
2.1.1热传导
2.1.2对流换热
2.1.3辐射换热
2.1.4增强散热的几种方式
2.2电子热设计常用概念解释
2.3电子热设计冷却方法及准则方程
2.3.1自然冷却
2.3.2强迫对流
2.3.3 TEC热电制冷
2.3.4热管散热
2.3.5电子设备热设计简则及注意事项
2.4 CFD热仿真基础
2.4.1控制方程
2.4.2 ANSYS Icepak热仿真流程
2.4.3基本概念解释
2.5本章小结
第3章ANSYS Icepak技术特征及用户界面（GUI）详解
3.1 ANSYS Icepak详细技术特征
3.2 ANSYS Icepak启动方式及选项
3.2.1 ANSYS Icepak的启动
3.2.2选项设置说明
3.3 ANSYS Icepak工作目录设定
3.4 ANSYS Icepak用户界面（GUI）详细说明
3.4.1 ANSYS Icepak用户界面（GUI）介绍
3.4.2主菜单栏
3.4.3快捷工具栏
3.4.4模型树
3.4.5基于对象模型工具栏
3.4.6编辑模型命令面板
3.4.7对齐匹配命令
3.4.8图形显示区域
3.4.9消息窗口
3.4.10当前几何信息窗口
3.5模型编辑面板GUI
3.6用户自定义库的建立使用
3.7其他常用命令操作
3.7.1常用鼠标键盘操作
3.7.2常用热键操作
3.7.3单位管理
3.8本章小结
第4章ANSYS Icepak热仿真建模
4.1 ANSYS Icepak建模简述
4.2 ANSYS Icepak基于对象自建模
4.2.1 Cabinet（计算区域）
4.2.2 Assembly（装配体）
4.2.3 Heat exchangers(换热器)
4.2.4 Openings（开口）
4.2.5 Periodic boundaries（周期性边界条件）
4.2.6 Grille（二维散热孔、滤网）模型
4.2.7 Sources（热源）
4.2.8 PCB（印制电路板）
4.2.9 Plates（板）
4.2.10 Enclosures（腔体）
4.2.11 Wall（壳体）
4.2.12 Block（块）
4.2.13 Fan（轴流风机）
4.2.14 Blower（离心风机）
4.2.15 Resistance（阻尼）
4.2.16 Heatsink（散热器）
4.2.17 Package（芯片封装）
4.2.18建立新材料
4.3 ANSYS Icepak自建模实例
4.4 CAD模型导入ANSYS Icepak
4.4.1 DesignModeler简介
4.4.2 DesignModeler常用命令说明
4.4.3 ANSYS SCDM模型修复命令
4.4.4 CAD模型导入ANSYS Icepak命令
4.4.5 CAD模型导入ANSYS Icepak步骤、原则
4.4.6 ANSYS Icepak自带的CAD接口
4.4.7 ANSYS SCDM与ANSYS Icepak的接口
4.5 CAD几何模型导入ANSYS Icepak实例
4.6电子设计软件EDA模型导入ANSYS Icepak
4.6.1 EDAIDF几何模型导入
4.6.2 EDA电路布线过孔信息导入
4.6.3 EDA封装芯片模型导入
4.7本章小结
第5章ANSYS Icepak网格划分
5.1 ANSYS Icepak网格控制面板
5.1.1 ANSYS Icepak网格类型及控制
5.1.2 Hexa unstructured网格控制
5.1.3 MesherHD网格控制
5.2ANSYS Icepak网格显示面板
5.3 ANSYS Icepak网格质量检查面板
5.4 ANSYS Icepak网格优先级
5.5 ANSYS Icepak非连续性网格
5.5.1非连续性网格概念
5.5.2非连续性网格的创建
5.5.3 NonConformal Meshing非连续性网格划分的规则
5.5.4非连续性网格的自动检查
5.5.5非连续性网格应用案例
5.6 MesherHD之Multilevel多级网格
5.6.1 Multilevel(M/L)多级网格概念
5.6.2多级网格的设置
5.6.3设置Multilevel多级级数的不同方法
5.7 ANSYS Icepak网格划分的原则与技巧
5.7.1 ANSYS Icepak网格划分原则
5.7.2确定模型多级网格的级数
5.7.3网格划分总结
5.8 ANSYS Icepak网格划分实例
5.8.1强迫风冷机箱
5.8.2 LED灯具强迫风冷散热模拟
5.8.3液冷冷板模型
5.8.4强迫风冷热管散热模拟
5.9本章小结
第6章ANSYS Icepak相关物理模型
6.1自然对流应用设置
6.1.1自然对流控制方程及设置
6.1.2自然对流模型的选择
6.1.3自然对流计算区域设置
6.1.4自然冷却模拟设置步骤
6.2辐射换热应用设置
6.2.1Surface to surface（S2S辐射模型）
6.2.2Discrete ordinates（DO辐射模型）
6.2.3Ray tracing（光线追踪法辐射模型）
6.2.43种辐射模型的比较与选择
6.3太阳热辐射应用设置
6.3.1太阳热辐射载荷设置
6.3.2太阳热辐射瞬态载荷案例
6.3.3热模型表面如何考虑太阳热辐射
6.4瞬态热模拟设置
6.4.1瞬态求解设置
6.4.2瞬态时间步长（Time step）设置
6.4.3变量参数的瞬态设置
6.4.4求解的瞬态设置
6.5本章小结
第7章ANSYS Icepak求解设置
7.1ANSYS Icepak基本物理模型定义
7.1.1基本物理问题定义设置面板
7.1.2基本物理问题定义向导设置
7.2自然冷却计算开启的规则
7.3求解计算基本设置
7.3.1Basic settings（求解基本设置面板）
7.3.2判断热模型的流态
7.3.3Parallel settings（并行设置面板）
7.3.4Advanced settings（高级设置面板）
7.4变量监控点设置
7.4.1直接拖曳模型
7.4.2复制粘贴
7.4.3直接输入坐标
7.4.4模型树下建立监控点
7.5求解计算面板设置
7.5.1General setup（通用设置面板）
7.5.2Advanced（高级设置面板）
7.5.3Results（结果管理面板）
7.5.4TEC热电制冷模型的计算
7.5.5恒温控制计算
7.6ANSYS Icepak计算收敛标准
7.7ANSYS Icepak删除/压缩计算结果
7.8本章小结
第8章ANSYS Icepak后处理显示
8.1ANSYS Icepak后处理说明
8.2ANSYS Icepak自带后处理显示
8.2.1Object face（体处理）
8.2.2Plane cut（切面处理）
8.2.3Isosurface（等值面处理）
8.2.4Point（点处理）
8.2.5Surface probe（探针处理）
8.2.6Variation plot（变量函数图）
8.2.7History plot（瞬态函数图）
8.2.8Trials plot（多次实验曲线图）
8.2.9Transient settings（瞬态结果处理）
8.2.10Load solution ID（加载计算结果）
8.2.11Summary report（量化报告处理）
8.2.12Power and temperature limits setup处理
8.2.13保存后处理图片
8.3Post后处理工具
8.3.1Post后处理面板1
8.3.2Post后处理面板2
8.3.3Post后处理面板3
8.3.4Post后处理面板4
8.4Report后处理工具
8.5本章小结
第9章ANSYS Icepak热仿真专题
9.1ANSYS Icepak外太空环境热仿真
9.2异形Wall热流边界的建立
9.2.1圆柱形计算区域的建立
9.2.2异形Wall的建立
9.3热流—结构动力学的耦合计算
9.4ANSYS SIwave电—热流双向耦合计算
9.5PCB导热率验证计算
9.6ANSYS Icepak参数化/优化计算
9.6.1参数化计算步骤
9.6.2Design Explorer的参数化功能
9.6.3优化计算步骤
9.7轴流风机MRF模拟
9.8机箱系统Zoomin的功能
9.8.1Profile边界说明
9.8.2Zoomin功能案例讲解
9.9ANSYS Icepak批处理计算的设置
9.10某风冷机箱热流仿

本书将电子散热设计分析的基本概念与ANSYS Icepak热仿真实际案例紧密结合，对ANSYS Icepak的基础操作进行了系统的讲解说明，通过大量原创的分析案例，向读者全面介绍ANSYS Icepak电子散热分析模拟的方法、步骤。全书共10章，详细讲解了ANSYS Icepak的技术特征、ANSYS Icepak建立热仿真模型的方法、ANSYS Icepak的网格划分、ANSYS Icepak热模拟的求解及后处理显示、ANSYS Icepak常见技术专题案例、ANSYS Icepak宏命令Macros详细讲解等，并在部分章节列举了相关案例。另外，本书附带在线资源，内容包括部分章节实际操作、相关的案例模型及计算结果，这些资料对读者学习、使用ANSYS Icepak软件有很大的帮助。本书适合作为电子、信息、机械、力学等相关专业的研究生或本科生学习ANSYS Icepak的参考书，也非常适合从事电子散热优化分析的工程技术人员学习参考。

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