實戰(zhàn)ANSYS Icepak電子熱設計

第1章 ANSYS Icepak概述 001
1.1 Icepak簡介 002
1.2 Icepak仿真流程 002
1.2.1 建立熱模型 002
1.2.2 模型的網(wǎng)格劃分 003
1.2.3 求解計算設置 003
1.2.4 后處理顯示 004
1.3 ANSYS Icepak模塊組成 004
第2章 電子熱設計基礎理論 007
2.1 流體運動的基本概念 008
2.2 流體流動及換熱的基本控制方程 010
2.3 電子熱設計基礎理論 012
2.3.1 導熱（thermal conduction） 013
2.3.2 對流（thermal convection） 015
2.3.3 輻射（thermal radiation） 016
2.3.4 增強散熱的幾種方式 017
2.4 電子熱設計常用概念 018
2.5 電子熱設計要求 019
2.5.1 熱設計基本要求 019
2.5.2 熱設計應考慮的問題 020
2.6 熱設計方法 021
2.6.1 熱設計目的 021
2.6.2 熱設計的基本問題 021
2.6.3 傳熱基本原則 021
2.6.4 換熱計算 022
2.6.5 熱電模擬 022
2.6.6 熱設計步驟 022
2.6.7 規(guī)定電子元器件和設備熱特性的額定值 023
2.6.8 計算機輔助熱分析 023
2.7 冷卻方法 023
2.7.1 冷卻方法的分類 023
2.7.2 冷卻方法的選擇 024
2.7.3  冷卻方法選擇示例 024
2.8 電子元器件的熱特性 025
2.8.1 半導體器件的熱特性 025
2.8.2 電子管的熱特性 025
2.8.3 磁芯元件的熱特性 026
2.8.4 電阻器的熱特性 026
2.8.5 電容器的熱特性 026
2.8.6 鐵氧體器件的熱特性 027
2.8.7 鐵氧體存儲磁芯的熱特性 027
2.9 電子設備自然冷卻設計 027
2.9.1 電子元器件的自然冷卻設計 028
2.9.2 電子設備的自然冷卻設計 030
2.10 電子設備強迫空氣冷卻設計 033
2.10.1 強迫空氣冷卻的熱計算 033
2.10.2 通風機 033
2.10.3 強迫空氣冷卻系統(tǒng)的設計 035
2.10.4 通風管道的設計 037
2.10.5 強迫空氣冷卻的機箱和機柜的設計 037
2.10.6 空氣過濾器 038
2.11 電子設備液體冷卻設計 038
2.11.1 直接液體冷卻 038
2.11.2 間接液體冷卻 039
2.11.3 液體冷卻設計應考慮的問題 040
2.11.4 換熱器 040
2.12 其他冷卻技術(shù) 041
2.12.1 熱管 041
2.12.2 冷板 043
2.12.3 熱電制冷 044
2.13 電子模塊的熱設計 045
2.13.1 電子模塊內(nèi)部的熱設計 045
2.13.2 采用電子模塊系統(tǒng)的熱設計 045
2.13.3 電子設備及電子元器件的熱安裝技術(shù) 046
2.14 電子設備的熱性能評價 046
2.14.1 熱性能評價的目的與內(nèi)容 046
2.14.2 熱性能草測 046
2.14.3 熱性能檢查項目 047
2.14.4 電子元器件檢查項目 048
2.14.5 熱性能測量 048
2.15 現(xiàn)有電子設備熱性能的改進 049
2.15.1 確定熱設計缺陷 049
2.15.2 熱性能改進的制約條件 049
2.15.3 改進費用與壽命周期費用的權(quán)衡 050
第3章 ANSYS Icepak基礎 051
3.1 ANSYS Icepak的直接啟動 052
3.1.1 設置中文界面操作步驟 052
3.1.2 直接啟動 052
3.2 ANSYS Workbench界面 053
3.2.1 菜單欄 054
3.2.2 工具箱 056
3.2.3 自定義工具箱 057
3.3 Workbench文檔管理 058
3.3.1 目錄結(jié)構(gòu) 058
3.3.2 顯示文件明細 058
3.4 項目原理圖 059
3.4.1 系統(tǒng)和單元格 059
3.4.2 單元格的類型 059
3.4.3 單元格狀態(tài) 060
3.5 在Workbench中啟動Icepak 061
3.6 調(diào)整ANSYS Icepak窗口的大小 061
3.7 Icepak菜單欄 062
3.8 Icepak工具欄 073
3.8.1 文件命令工具欄 073
3.8.2 編輯命令工具欄 074
3.8.3 查看選項工具欄 074
3.8.4 方向命令工具欄 075
3.8.5 建模和求解工具欄 075
3.8.6 后處理工具欄 075
3.8.7 對象創(chuàng)建工具欄 076
3.8.8 對象修改工具欄 076
3.9 Icepak模型樹 077
3.10 實例-解壓縮Icepak模型  078
3.10.1 創(chuàng)建新項目 078
3.10.2 解壓縮模型 078
第4章 創(chuàng)建模型 080
4.1 概述 081
4.1.1 對象創(chuàng)建工具欄 081
4.1.2 對象修改工具欄 081
4.1.3 模型管理器窗口中的模型節(jié)點 081
4.1.4 模型菜單 081
4.1.5 建模前的規(guī)劃 082
4.2 基于對象建模 082
4.2.1 定義計算域 083
4.2.2 裝配體組合 085
4.2.3 熱交換器 087
4.2.4 創(chuàng)建開口 089
4.2.5 周期性邊界條件 090
4.2.6 通風口 091
4.2.7 熱源 094
4.2.8 創(chuàng)建印刷電路板 095
4.2.9 創(chuàng)建外殼盒體 097
4.2.10 創(chuàng)建壁 098
4.3 實例-機載電子系統(tǒng)建模 100
4.3.1 創(chuàng)建新項目 100
4.3.2 構(gòu)建模型 101
第5章 網(wǎng)格劃分 106
5.1 ANSYS Icepak網(wǎng)格概述 107
5.2 網(wǎng)格質(zhì)量和類型 108
5.2.1 網(wǎng)格質(zhì)量 108
5.2.2 六邊形主網(wǎng)格和六面體網(wǎng)格 109
5.2.3 非連續(xù)網(wǎng)格與多級網(wǎng)格 109
5.3 全局/局部網(wǎng)格控制與檢查 109
5.3.1 全局網(wǎng)格控制 109
5.3.2 局部網(wǎng)格控制 112
5.3.3 網(wǎng)格劃分優(yōu)先級 114
5.3.4 網(wǎng)格顯示及網(wǎng)格檢查 115
5.4 網(wǎng)格劃分的原則與技巧 116
5.4.1 ANSYS Icepak 網(wǎng)格劃分原則 116
5.4.2 確定模型多級網(wǎng)格的級數(shù) 117
5.5 實例-機載電子系統(tǒng)生成網(wǎng)格 117
5.5.1 粗網(wǎng)格方法網(wǎng)格劃分 117
5.5.2 優(yōu)化網(wǎng)格 119
第6章 物理模型及求解 120
6.1 自然對流傳熱模型 121
6.1.1 自然對流控制方程及設置 121
6.1.2 自然對流模型的選擇 121
6.1.3 自然對流計算區(qū)域設置 122
6.1.4 自然冷卻模擬設置步驟 122
6.2 輻射換熱模型 123
6.2.1 Surface to Surface（S2S）輻射模型 124
6.2.2 Discrete ordinates（DO）輻射模型 125
6.2.3 Ray tracing輻射模型 126
6.2.4 三種輻射模型的比較與選擇 126
6.3 太陽熱輻射模型 127
6.4 瞬態(tài)熱模擬設置 128
6.4.1 瞬態(tài)求解設置 128
6.4.2 瞬態(tài)時間步長Time step設置 129
6.5 ANSYS Icepak基本物理模型定義 130
6.6 求解計算基本設置 130
6.6.1 求解基本設置對話框 131
6.6.2 如何判斷熱模型的流態(tài) 131
6.7 實例-機載電子系統(tǒng)計算求解 132
6.7.1 求解參數(shù)設置 132
6.7.2 保存求解 135
第7章 風冷散熱案例 136
7.1 翅片式散熱器 137
7.1.1 問題描述 137
7.1.2 創(chuàng)建新項目 137
7.1.3 構(gòu)建模型 138
7.1.4 生成網(wǎng)格 143
7.1.5 求解參數(shù)設置 145
7.1.6 保存求解 147
7.1.7 檢查結(jié)果 147
7.2 非連續(xù)網(wǎng)格劃分 153
7.2.1 問題描述 153
7.2.2 創(chuàng)建新項目 154
7.2.3 構(gòu)建模型 154
7.2.4 生成網(wǎng)格 158
7.2.5 參數(shù)化求解設置 160
7.2.6 保存并求解 162
7.2.7 檢查結(jié)果 164
第8章 水冷散熱案例 167
8.1 冷板水冷散熱概述 168
8.2 創(chuàng)建新項目 168
8.3 構(gòu)建模型 169
8.4 生成網(wǎng)格 178
8.5 求解參數(shù)設置 180
8.6 保存求解 183
8.7 檢查結(jié)果 185
第9章 熱管散熱案例 190
9.1 熱管散熱與嵌套非連續(xù)網(wǎng)格概述 191
9.2 創(chuàng)建新項目 191
9.3 構(gòu)建模型 191
9.4 生成網(wǎng)格 206
9.5 求解參數(shù)設置 208
9.6 保存求解 210
9.7 檢查結(jié)果 211
第10章 電路板散熱案例 215
10.1 射頻放大器散熱概述 216
10.2 創(chuàng)建新項目 216
10.3 構(gòu)建模型 216
10.4 生成網(wǎng)格 226
10.5 求解參數(shù)設置 229
10.6 保存求解 232
10.7 檢查結(jié)果 234
第11章 參數(shù)化優(yōu)化案例 239
11.1 利用參數(shù)化優(yōu)化風機位置 240
11.1.1 問題描述 240
11.1.2 創(chuàng)建新項目 240
11.1.3 構(gòu)建模型 241
11.1.4 生成網(wǎng)格 252
11.1.5 參數(shù)化求解設置 253
11.1.6 保存并求解 257
11.1.7 檢查結(jié)果 258
11.2 散熱器最小化熱阻優(yōu)化設計 263
11.2.1 問題描述 264
11.2.2 創(chuàng)建新項目 264
11.2.3  定義設計變量 265
11.2.4 網(wǎng)格設置 267
11.2.5 求解參數(shù)設置 268
11.2.6 保存模型 270
11.2.7 定義主函數(shù)、復合函數(shù)和目標函數(shù) 270
11.2.8 求解 272
11.2.9 在DesignXplorer中優(yōu)化 273
11.2.10 優(yōu)化結(jié)果 278