ANSYS Icepak 2020是ANSYS系列软件中针对电子行业的散热仿真优化分析软件。电子行业所涉及的散热、流体等相关工程问题均可使用ANSY Icepak进行求解模拟计算。本书分为两部分，包含12章内容，由浅入深地讲解ANSYS Icepak仿真计算的各种功能。第一部分主要讲解Icepak软件概述、几何模型的创建及导入、网格划分方法和物理模型定义及计算设置等内容；第二部分针对Icepak软件不同的传热方式及功能结合案例进行详细讲解，包括电子设备风冷散热、电子设备水冷散热、电子设备辐射及热管散热、PCB散热、参数化求解、芯片封装散热和运用宏命令进行数据中心及TEC制冷散热等，涉及电力电子、机械、航空航天、汽车及电气等相关行业工程中的应用。 本书结构严谨、条理清晰、重点突出，非常适合ANSYS Icepak的初中级读者学习，既可作为高等院校理工科相关专业的教材，也可作为相关行业工程技术人员及相关培训机构教师和学员的参考书。

前 言 ANSYS Icepak 2020是ANSYS系列软件中针对电子行业的散热仿真优化分析软件。ANSYS Icepak 2020与主流的三维CAD 软件具有良好的接口，同时可以将主流 EDA软件输出的IDF模型及PCB布线过孔文件导入进行模拟计算。ANSYS Icepak 2020具有丰富的物理模型，其使用 ANSYS Icepak作为求解器，具有求解精度高等优点。目前在航空航天、机车牵引、消费电子产品、医疗器械、电力电子、电气、半导体等行业有着广泛的应用，如强迫风冷、自然冷却、热管数值模拟、TEC制冷、液冷模拟、太阳热辐射、数据中心空气冷却等工程问题。 本书以最新的ANSYS Icepak 2020为软件版本进行编写，该版本较以前的版本在性能方面有一定的改善，改进了以前版本中一些不足的地方。 1．本书特色 ? 详略得当。本书在编写过程中遵循的原则是将编者十多年的CFD经验结合ANSYS Icepak软件的各项功能，从点到面，对基础知识通过范例进行详细的讲解。 ? 信息量大。本书包含的内容全面，读者在学习的过程中不应只关注细节，还应从整体出发，了解ANSYS Icepak热分析建模流程，需要关注它包括什么内容。 ? 结构清晰。本书结构清晰、由浅入深，从结构上主要分为基础知识及案例讲解，通过不同传热方式、不同软件功能进行章节划分，使读者有针对性、系统性掌握ANSYS Icepak热仿真分析计算。 2．本书内容 本书基于ANSYS Icepak 2020版本编写而成，共分为12章，通过本书的学习可使读者对ANSYS Icepak 2020软件有充分的认识和理解，从而快速掌握软件的应用。 第一部分主要讲解ANSYS Icepak软件概述、几何模型的创建及导入、网格划分方法及物理模型定义及计算设置。章节安排如下： 第1章 ANSYS Icepak概述 第2章 模型创建详解 第3章 网格划分详解 第4章 物理模型及求解设置详解 第二部分对ANSYS Icepak软件不同的传热方式及功能进行了不同案例的讲解，涉及电力电子、机械、航空航天、汽车及电器相关行业工程中的应用。章节安排如下： 第5章 风冷散热案例详解 第6章 PCB散热案例详解 第7章 辐射及热管散热案例详解 第8章 水冷散热案例详解 第9章 参数化优化案例详解 第10章 瞬态传热案例详解 第11章 芯片封装散热及焦耳热案例详解 第12章 综合案例详解 3．读者对象 本书适合ANSYS Icepak初学者和期望提高利用ANSYS Icepak进行电子散热仿真分析计算能力的读者，具体包括如下人员。 ★ 相关作业从业人员 ★ ANSYS Icepak的初中级读者 ★ 高等院校理工科相关专业的学生 ★ 相关培训机构的教师和学员 4．本书作者 本书主要由丁学凯、孙立军编写，虽然作者在编写过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，书中欠妥之处，请读者及各位同行批评指正，在此表示诚挚的谢意。 5．读者服务 为了做好服务，编者在“算法仿真在线”公众号中为读者提供技术资料分享服务，有需要的读者可关注“算法仿真在线”公众号。同时还在公众号中提供技术答疑，解答读者在学习过程中遇到的疑难问题。读者也可以直接发邮件到编者邮箱comshu@126.com，编者会尽快给予回复。 资源下载：本书所有案例用到的模型文件、结果文件等素材都收录在百度云盘中，请根据以下地址进行下载。 为帮助读者学习，本书为读者提供有偿视频教学服务，读者可以访问“算法仿真在线”公众号获取视频教学链接，读者也可在相关栏目下留言获取帮助，我们将竭诚为您服务。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　编著者

目 录 第1章 ANSYS Icepak概述 1.1 Icepak概述及工程应用 1.2 Icepak 启动及界面简介 1.2.1 启动选项说明 1.2.2 操作界面说明 1.2.3 主菜单栏 1.2.4 模型树 1.2.5 自建模工具栏 1.2.6 编辑模型命令 1.2.7 对齐匹配命令 1.2.8 图形显示区域 1.2.9 消息窗口 1.2.10 自定义库的建立及使用 1.3 本章小结 第2章 模型创建详解 2.1 Icepak建模简述 2.1.1 自建模方式 2.1.2 CAD 模型导入 2.1.3 ECAD模型导入 2.2 基于对象建模 2.2.1 计算区域 Cabinet 2.2.2 装配体 Assembly 2.2.3 Heat Exchanger 换热器 2.2.4 Opening 开口 2.2.5 Periodic Boundaries 周期性边界条件 2.2.6 Grille 二维散热孔、滤网 2.2.7 Source 热源 2.2.8 PCB 电路板 2.2.9 Plate 板 2.2.10 Enclosures 腔体 2.2.11 Wall 壳体 2.2.12 Block 块 2.2.13 Fan轴流风机 2.2.14 Blower 离心风机 2.2.15 Resistance阻尼 2.2.16 Heatsink 散热器 2.2.17 Package芯片封装 2.2.18 Materials材料创建 2.3 导入CAD模型 2.4 导入EDA模型 2.4.1 EDA-IDF几何模型导入 2.4.2 EDA电路布线过孔导入 2.4.3 EDA封装芯片模型导入 2.5 本章小结 第3章 网格划分详解 3.1 网格控制 3.1.1 ANSYS Icepak网格类型及控制 3.1.2 Hexa Unstructured网格控制 3.1.3 Mesher-HD网格控制 3. 2 网格显示 3. 3 网格质量检查 3.4 网格优先级 3.5 非连续性网格 3.5.1 非连续性网格概念 3.5.2 非连续性网格的创建 3.5.3 非连续性网格划分的规则 3.6 Multi - Level多级网格 3.6.1 Multi-Level（MIL）多级网格概念 3.6.2 多级网格的设置 3.7 网格划分的原则与技巧 3.7.1 ANSYS Icepak网格划分原则 3.7.2 确定模型多级网格的级数 3.8 本章小结 第4章 物理模型及求解设置详解 4.1 自然对流传热模型 4.1.1 自然对流控制方程及设置 4.1.2 自然对流模型的选择 4.1.3 自然对流计算区域设置 4.1.4 自然冷却模拟设置步骤 4.2 辐射传热模型 4.2.1 Surface to Surface（S2S）模型 4.2.2 Discrete Ordinates（DO）模型 4.2.3 Ray tracing radiation model 光线追踪法模型 4.2.4 三种辐射模型的比较与选择 4.3 太阳热辐射模型 4.4 求解设置 4.4.1 物理模型定义设置 4.4.2 物理问题向导定义设置 4.4.3 求解计算基本设置 4.4.4 求解计算设置 4.4.5 ANSYS Icepak 计算收敛标准 4.5 本章小结 第5章 风冷散热案例详解 5.1 机柜内翅片散热器散热性能仿真分析 5.1.1 项目创建 5.1.2 几何结构及性能参数设置 5.1.3 网格划分设置 5.1.4 物理模型设置 5.1.5 求解计算 5.1.6 计算结果分析 5.2 射频放大器散热性能仿真分析 5.2.1 项目创建 5.2.2 几何结构及性能参数设置 5.2.3 网格划分设置 5.2.4 物理模型设置 5.2.5 求解计算 5.2.6 计算结果分析 5.5 本章小结 第6章 PCB电路板散热案例详解 6.1 IDF文件导入 6.1.1 项目创建 6.1.2 IDF文件导入 6.2 PCB电路板导入及热仿真分析 6.2.1 项目创建 6.2.2 模型导入 6.2.3 网格划分设置 6.2.4 只考虑导热下模型设置及计算 6.2.5 考虑其他功率器件下模型设置及计算 6.3 本章小结 第7章 辐射及热管散热案例详解 7.1 辐射换热案例详解 7.1.1 项目创建 7.1.2 几何结构及性能参数设置 7.1.3 网格划分设置 7.1.4 不考虑辐射换热物理模型设置及计算 7.1.5 S2S辐射换热物理模型设置及计算 7.1.6 DO辐射换热物理模型设置及计算 7.1.7 Ray-Tracing辐射换热物理模型设置及计算 7.2 热管散热案例详解 7.2.1 项目创建 7.2.2 几何结构及性能参数设置 7.2.3 网格划分设置 7.2.4 物理模型设置 7.2.5 求解计算 7.2.6 计算结果分析 7.3 本章小结 第8章 水冷散热案例详解 8.1 水冷散热器散热案例详解 8.1.1 项目创建 8.1.2 几何结构及性能参数设置 8.1.3 网格划分设置 8.1.4 物理模型设置 8.1.5 变量监测设置 8.1.6 求解计算 8.1.7 计算结果分析 8.2 交错式水冷散热器散热案例详解 8.2.1 项目创建 8.2.2 几何结构及性能参数设置 8.2.3 网格划分设置 8.2.4 物理模型设置 8.2.5 求解计算 8.2.6 计算结果分析 8.3 本章小结 第9章 参数化优化案例详解 9.1 轴流风机优化布置设计案例详解 9.1.1 项目创建 9.1.2 几何结构及性能参数设置 9.1.3 网格划分设置 9.1.4 参数化求解设置 9.1.5 变量监测设置 9.1.6 物理模型设置 9.1.6 求解计算 9.1.7 计算结果分析 9.2 散热器热阻最低优化案例详解 9.2.1 项目创建 9.2.2 散热器结构及性能参数设置 9.2.3 参数化求解设置 9.2.4 网格划分设置 9.2.5 物理模型设置 9.2.6 自定义函数设置 9.2.7 求解计算 9.2.8 计算结果分析 9.3 六边形格栅损失系数参数化计算案例详解 9.3.1 项目创建 9.3.2 参数化求解及自定义函数设置 9.3.4 网格划分设置 9.3.5 物理模型设置 9.3.6 求解计算 9.3.7 计算结果分析 9.4 本章小结 第10章 瞬态传热案例详解 10.1 交替式运行瞬态散热案例详解 10.1.1 项目创建 10.2.1 瞬态计算设置 10.1.3 几何结构及性能参数设置 10.1.4 网格划分设置 10.1.5 物理模型设置 10.1.6 变量监测设置 10.1.7 求解计算 10.1.8 计算结果分析 10.2 芯片瞬态传热案例详解 10.2.1 项目创建 10.2.1 瞬态计算设置 10.2.3 几何结构及性能参数设置 10.2.4 网格划分设置 10.2.4 变量监测设置 10.2.5 物理模型设置 10.2.6 求解计算 10.2.7 计算结果分析 10.3 本章小结 第11章 芯片封装散热及焦耳热案例详解 11.1 紧凑式微电子封装模型案例详解 11.1.1 项目创建 11.1.2 芯片封装参数及模型设置 11.1.3 网格划分设置 11.1.4 物理模型设置 11.1.5 变量监测设置 11.1.6 求解计算 11.1.7 计算结果分析 11.2 BGA封装芯片模型案例详解 11.2.1 项目创建 11.2.2 几何模型创建及参数设置 11.2.3 网格划分设置 11.2.4 物理模型设置 11.2.5 求解计算 11.2.6 计算结果分析 11.3 PCB板焦耳热案例详解 11.3.1 项目创建 11.3.2 几何模型创建及参数设置 11.3.3 网格划分设置 11.3.4 物理模型设置 11.3.5 求解计算 11.3.6 计算结果分析 11.4 本章小结 第12章 综合案例详解 12.1 高热流密度数据中心散热案例详解 12.1.1 项目创建 12.1.2 几何模型创建及参数设置 12.1.3 网格划分设置 12.1.4 变量监测设置 12.1.5 物理模型设置 12.1.6 求解计算 12.1.7 计算结果分析 12.2 高海拔机载电子设备散热案例详解 12.2.1 项目创建 12.2.2 几何模型创建及参数设置 12.2.3 自定义函数设置 12.2.4 网格划分设置 12.2.5 物理模型设置 12.2.6 求解计算 12.2.7 计算结果分析 12.3 TEC散热案例详解 12.3.1 项目创建 12.3.2 几何模型创建及参数设置 12.3.3 网格划分设置 12.3.4 变量监测设置 12.3.5 物理模型设置 12.3.6 求解计算 12.3.7 计算结果分析 12.4 本章小结