2013年2月6日 星期三

Icepak


Icepak 是一個 CFD Based 的電子散熱分析軟體,與 Flotherm 是屬於同一性質的軟體。事實上,除了 Icepak 與 Flotherm 之外,還有其他軟體可供選擇,例如 6SigmaET 與 I-DEAS ESC/TMG 模組,都是專門用來處理電子散熱的問題。此外,FloEFD 與 CFdesign 也可以用來處理電子散熱問題的分析軟體,並強調與 CAD 有良好的接合能力。其中,CFdesign 並不是使用計算流體力學中較常使用的有限體積法,而是使用有限元素法。I-DEAS ESC/TMG 的溫度項上,則是使用有限差分法。這是比較不一樣的地方。

Icepak 可以分析幾乎包含所有熱的問題,或者應該說,只要符合 Icepak 所採用的連續方程式,動量方程式與能量方程式的假設與敘述,都可以處理。因此,一般的電子散熱問題,從 IC 封裝到系統散熱,Icepak 都可以處理。

如果,以目前較多人使用的 Icepak 與 Flotherm 做一個差異比較的話,我個人是覺得 Flotherm 在建立模型上較方便,網格處理上,花費較少的時間,採用的正交直角六面體網格較易收斂。但同樣的,缺點就是曲面的處理上,較為人所詬病,或許,原廠不認為那個是一個問題。而 Icepak 在操作上稍嫌複雜,但熟能生巧,比較需要注意的是網格的部份。雖然可以對各個物件設定網格參數,產生使用者想要的網格,但是還有一個另初學者產生困擾的問題,就是網格在產生上的優先順序問題。但是,在網格處理上,較有彈性,除了六面體網格外,也有非結構網格,甚至,也可以混合使用。因此,在處理複雜幾何外形,有較佳的貼體網格。不過,付出的代價就是穩定性,收斂速度與記憶體的使用量。當然,或許對經驗豐富的使用者而言,這些問題是有機會解決的,而原廠也一直朝向這方向努力。

Icepak 最吸引我的,應該算是可以直接在 Icepak 中模擬風扇扇葉外形,而不是僅使用 P-Q 曲線來替代。之前,前同事曾利用 Dummy Heater 與 Flotherm 做比對,在遠離風扇的部分,模擬與實驗結果還算吻合,但愈接近風扇的部份,差異愈大。雖然不能說一定是風扇模擬部分所造成的影響,但可能是其中的一個問題。Icepak 在訓練教材中曾提及這一部分,6SigmaET 也利用 Swirl Number 來趨近,多多少少或需都說明了這一部分所產生的影響。
以下是 Icepak 中,模擬風扇的結果。
Icepak 中直接利用扇葉外形模擬風扇流場

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