Icepak中的子模型技术_51CAE_新浪博客

唐深 51CAE

背景介绍 
一般来说，更精细的网格，可以获得更加精确的分析结果。因此，实际工程分析中，往往需要平衡计算精度与计算时间，尤其是一些大型复杂装配体的分析问题。如果采用较大的网格尺寸，可能难以保证结果精度；如果采用较小的网格尺寸，又可能导致模型单元节点数量太多，计算机求解将耗费较多时间甚至无法求解。这个时候，我们可以考虑在分析中应用子模型技术。

子模型

子模型通常是用来在原模型基础上获取更为精确结果的一种方法，即从已分析的模型上截取部分区域，对该区域的网格进行细划后进行二次分析，从而得到更为精确的结果。 如下图所示为轮毂和轮辐的子模型示例，左侧为网格密度较大的粗糙模型，右侧为网格细化后的子模型。

子模型技术广泛应用于机械结构力学分析，其实Icepak电子产品热分析也可以采用子模型技术。

问题描述 

如图所示，一个简化后的机架装配模型，底部是6个风扇，内部插槽一共有10个PCB组件，每个PCB组件包括一个PCB板和一个发热板。通常情况下，PCB作为承载板，各种电子元器件都是安装于PCB板上，本例将众多电子元器件简化为一个发热板，并与PCB板贴合，发热板的热功耗为30W。

第一步 整体分析

设置发热板的热功耗，定义风扇的P-Q曲线，以及各村料的导数参数，选择合适单元大小并采用Mesher-HD网格划分器对模型进行网格划分。本例中包含风扇主动散热，因此不考虑幅射和重力的影响。求解选项，采用 Zero Equation 湍流求解器同时求解热和流体变量。

风扇的流体轨迹如下图。

第二块发热板的温度分布如下图。

第二步 创建子模型

通过前面的整体分析，我们已经获得各PCB组件周围的流速等数据，下面将对第二个PCB组件建立子模型，如下图。

再拖放一个Icepak模板到Workbench工作面板，读入子模型文件IcepakProj.zoom_in。

此时，子模型显示如下图。

下面，我们将之前的简化发热替换成详细的电子元器件模型，如下图。

替换成详细电子元器件后重新求解，温度分布云图如下图。

小结

在对一些较为复杂的电子产品整机热分析时，若是期望一次性获得准确的分析结果，那么需要建立详细的分析模型，并对关心区域以及热源区域的网格作细化处理，必将导致整个模型的单元节点数量巨大，计算机耗费较多的求解时间甚至无法求解。特别是在早期试算阶段，每一次计算都会耗费较长的时间。此时，可以先整体分析获得系统的流场结果，再应用子模型技术对目标区域进行详细分析，以获得更为精确的结果。