ANSYS Icepak电子散热基础教程(第2版)电子书

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先进设计与智能制造丛书编委会

前言

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

1.2.1 ANSYS 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

5.2 ANSYS 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

6.2.1 Surface to surface（S2S辐射模型）

6.2.2 Discrete ordinates（DO辐射模型）

6.2.3 Ray tracing（光线追踪法辐射模型）

6.2.4 3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

7.1 ANSYS 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

7.3.1 Basic settings（求解基本设置面板）

7.3.2 判断热模型的流态

7.3.3 Parallel settings（并行设置面板）

7.3.4 Advanced 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

7.5.1 General setup（通用设置面板）

7.5.2 Advanced（高级设置面板）

7.5.3 Results（结果管理面板）

7.5.4 TEC热电制冷模型的计算

7.5.5 恒温控制计算

7.6 ANSYS Icepak计算收敛标准

7.7 ANSYS 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

8.1 ANSYS Icepak后处理说明

8.2 ANSYS Icepak自带后处理显示

8.2.1 Object face（体处理）

8.2.2 Plane cut（切面处理）

8.2.3 Isosurface（等值面处理）

8.2.4 Point（点处理）

8.2.5 Surface probe（探针处理）

8.2.6 Variation plot（变量函数图）

8.2.7 History plot（瞬态函数图）

8.2.8 Trials plot（多次实验曲线图）

8.2.9 Transient settings（瞬态结果处理）

8.2.10 Load solution ID（加载计算结果）

8.2.11 Summary report（量化报告处理）

8.2.12 Power and temperature limits setup处理

8.2.13 保存后处理图片

8.3 Post后处理工具

8.3.1 Post后处理面板1

8.3.2 Post后处理面板2

8.3.3 Post后处理面板3

8.3.4 Post后处理面板4

8.4 Report后处理工具

8.5 本章小结

第9章 ANSYS Icepak热仿真专题

9.1 ANSYS 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

9.4 ANSYS SIwave电—热流双向耦合计算

9.5 PCB导热率验证计算

9.6 ANSYS Icepak参数化／优化计算

9.6.1 参数化计算步骤

9.6.2 Design 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

9.8.1 Profile边界说明

9.8.2 Zoom⁃in功能案例讲解

9.9 ANSYS Icepak批处理计算的设置

9.10 某风冷机箱热流仿真优化计算

9.10.1 机箱CAD模型的修复及转化

9.10.2 ANSYS Icepak热模型的修改

9.10.3 热模型的网格划分

9.10.4 热模型的求解计算设置

9.10.5 热模型的后处理显示

9.10.6 热模型自然冷却计算及后处理

9.10.7 热模型的优化计算1

9.10.8 热模型的优化计算2

9.11 某风冷电动汽车电池包热流优化计算

9.11.1 电池包CAD模型的修复及转化

9.11.2 ANSYS Icepak热模型的修改

9.11.3 热模型的网格划分

9.11.4 热模型的求解计算设置

9.11.5 热模型的后处理显示

9.11.6 热模型的优化

9.12 本章小结

第10章 宏命令Macros

10.1 宏命令Macros简介

10.2 Geometry面板

10.2.1 Approximation面板

10.2.2 Data Center Components面板

10.2.3 Heatsinks面板

10.2.4 Other面板

10.2.5 Packages面板

10.2.6 Package-TO Devices面板

10.2.7 PCB面板

10.2.8 Rotate面板

10.3 Modeling面板

10.3.1 Heatsink Wind Tunnel面板

10.3.2 SIwave Icepak Coupling面板

10.3.3 Die Characterization面板

10.3.4 Power Dependent Power Macro面板

10.3.5 Transient Temperature Dependent Power面板

10.4 Post Processing面板

10.4.1 Ensight Export面板

10.4.2 Report Max Values面板

10.4.3 Temperature Field to ANSYS WB面板

10.4.4 Write Average Metal Fractions面板

10.4.5 Write Detailed Report面板

10.5 Productivity面板

10.6 本章小结

参考文献