【ANSYS技巧】ICEPAK参数暨优化功能的拓展使用

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台达电子赵西岭原创

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问题的提出

如图1所示，某热设计实例，散热器底板嵌入多根均布热管。拟考虑热管数量对最终散热结果的影响。在ICEPAK中均布热管建模可由单根热管复制而获得，但ICEPAK只可对热管的尺寸设置参数，复制数量却无法设置参数，如图2。

考虑另一种工况，没有热管，散热器总体尺寸为连续变量。在ICEPAK内可以用热管的active parameter控制存在状态，但此类型参数只可以用于参数化计算，不可用于优化计算，如图3。可变通的方法是再建一个ICEPAK项目，把热管全部抑制，但同时增加了项目文件管理工作量。

某些情况下，ICEPAK内设置的参数，不同的工况，计算时需要不同的参数(一个或多个的组合)为固定值，这在ICEPAK内也无法做到。

ANSYS WORKBENCH的DESIGN EXPLORER模块大大拓展了ICEPAK的参数及优化功能，下面通过实例演示以上3种要求的实现。

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建模

如图4，主散热器底板内镶嵌的热管用小散热器建模，小散热器的翅片部分全部埋入主散热器底板，小散热器的底板在主散热器之外，另外用空气fluid block全部覆盖小散热器底板，设置优先级顺序为: 主散热器<小散热器<fluid block，这样既可实现“主散热器内嵌热管”。欲对热管数量设置参数，只需把小散热器的翅片数量设为参数既可，如图5。

  为方便计算演示，再设置2个参数：主散热器挤出长度$length_main和热管长度(小散热器挤出长度)$length_hp，如图6。设置2个目标函数：全局最高温度和主散热器质量，并导入WORKBENCH，如图7。

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多工况计算

在WORKBENCH界面内，按需要可加入多个响应面计算任务，如图8 。本文heatpipe count为优化热管数量工况，inactive heatpipe为没有热管工况。

打开DESIGN OF EXPERIMENTS面板，如图9，如欲设置某参数为固定值，只需uncheck此参数后面的ENABLED框，并在PROPERTIES面板内的value栏输入数值既可，如图中主散热器挤出长度设为固定值180 。

热管数量的优化计算较简单，此处不再赘述。

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“无热管”工况

打开图8的C2面板，如图10，热管数量(count_pipe)设为固定值6。为表达“无热管”，热管长度(length_hp)设为固定值0。主散热器长度(length_main)范围设为180至181。为节约计算量，DOE类型选CUSTOM，设置1个design point，如图11。

点击update开始计算，很快收敛如图12。此时检查ICEPAK内热管模型，长度确实为0，如图13。