一、写在前面

本教程的目的是演示ANSYS Icepak的参数和优化功能。假定读者已经熟悉ANSYS Icepak界面，但是缺乏实战经验。

在这个案例中，读者可以掌握：

1、使用Network网络热阻Block来模拟IC芯片封装模型。

2、将变量定义为参数并通过参数化计算优化模型以获得最佳性能。

3、定义风机曲线并动态更新。

4、生成多参数解决方案的摘要报告。

本教程将指导您完成常规热仿真流程以及本练习**定的其他步骤：创建项目，构建模型，创建非连续性网格，生成网格，设置参数化试验，创建监视点，计算设置，结果后处理以及模拟高海拔对系统的影响。

注意：由于网格划分算法和Fluent求解器版本的不同，网格数以及计算结果可能略有不同。

二、案例描述

模型包括PCB板以及一系列IC芯片。有八个8mm厚翅片的挤压散热器附在IC芯片上。风扇用于强制对流冷却大功率热耗装置，风速由非线性风扇曲线定义。该系统还包括薄格栅散热孔。

通过使用ANSYS Icepak的参数化功能，对风扇的最佳位置进行了研究。

图1 模型图解

三、解决过程

1、创建新项目

① 启动ANSYS Icepak，当ANSYS Icepak启动时，Welcome to Icepak面板将自动打开。

② 单击Welcome to Icepak面板中的New创建新的ANSYS Icepak项目。

③ 给新创建的项目命名（例如，fan_locations），然后单击“Create”。ANSYS Icepak将会默认创建一个尺寸为1 m ×1 m ×1 m的Cabinet，并在图形窗口中显示Cabinet。你将在下一个步骤中修改此Cabinet的尺寸

2、建立模型

① 调整默认Cabinet的大小。

Cabinet形成了模型的计算区域。点击等轴测视图图标 用于3D视图。在模型树下选择“Cabinet”，然后在GUI面板的右下角找到几何窗口，在其中输入位置值。

图2 Cabinet几何面板

② 创建风扇

单击对象工具栏中的“创建风扇”图标 以创建Cabinet一侧的二维进气圆形风扇。在以下几何窗口中将平面更改为yz并输入位置：

图3 轴流风机几何面板

定义参数变量。

本练习的目标之一是通过参数化计算优化风扇的位置。要在ANSYS Icepak中创建参数变量，先输入$符号，后跟变量名称。

因此，要创建参数变量“zc”,在zC框中键入$ zc，并且单击“Apply”，当ANSYS Icepak要求您输入初始值“C”时，输入初始值0.1，

然后单击“Done”。

图4 参数变量初始化面板

定义风扇物理属性：

A、编辑扇形对象，然后点击“Properties”选项。保留选择“Intake”类型，然后在“Fan flow”中选择“Non-linear”。

B、单击“Edit”并在下拉列表中选择“Text Editor”,在非线性曲线组框中输入特征曲线列表。

图5 风机曲线输入面板

C、首先根据下表中的单位更改体积流量和压力的单位，并在非线性曲线组框中成对输入数值，它们之间有空格。

表1 轴流风机P-Q值

D、点击“Accept”关闭表格。

E、在非线性曲线组框中再次点击“Edit”，然后单击下拉列表中的“Graph Editor”以查看风机曲线

图6 Graph editor输入P-Q曲线

F、点击“Done”关闭风机曲线面板。

G、在风机属性面板，在Swirl面板下设置额定转速RPM（每分钟转数）为4000。

H、在属性面板中，设置Operating RPM为2000。

I、点击“Update”和“Done”关闭风机面板。

图7 模型建立（一）

③ 建立散热孔

A、点击图标 以创建grill，将其平面设置为Y-Z。然后使用面匹配工具 将grill移动到cabinet的max-X面。单击面匹配图标 后，图形显示窗口将会提供有关如何使用“变形面”选项的分步说明。或者也可以使用下面几何窗口中显示的坐标来定位grill。

图8 Grill几何面板

B. 现在点击属性面板定义grill的属性。

对于速度损失系数Velocity loss coefficient，保持默认选择自动。

指定自由面积比Free area ratio为0.5。

保留阻力类型 Resistance type为Perforated thin vent穿孔薄通风口。

图9 Grill属性面板

点击Update和Done关闭面板。

图10 模型建立（二）

④ 建立Wall

A、点击“创建wall”图标

以创建wall。为wall对象定义几何和物理参数：

点击平面为X-Z。

B、使用模型工具栏中的“面匹配”图标

将wall与cabinet的Y-min面对齐。

编辑wall并且打开属性面板。

设置Wall thickness为0.01m，设置Solid material为FR-4。

设置热流密度为

。

图11 Wall属性面板

点击Update和Done关闭面板。

图12 模型建立（三）

⑤ 创建block。

在此步骤中，将创建几种类型的block来表示不同的物理。

•创建实体block

创建四个block，每个block的热耗散5 W，底面的接触热阻为0.005 C / W。

A、创建一个新的block

，并将Type保留为solid，将Geom保留为Pri**。输入位置值

图13 Block几何面板（一）

B、编辑block并且打开属性面板。

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学习参数化计算优化风扇定位step by step