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對于異形復雜流道結構的水冷板，無法在Icepak界面中進行創建完成，只能通過Ansys workbench中的SCDM或DesignModeler對外部三維軟件導進來的中間格式模型進行二次處理，使其稱為能夠被Icepal識別的幾何體，然后在進行Icepak進行流體和熱仿真計算。本教材以風電變流器IGBT水冷板作為案例，進行逐步講解。

初代產品-擠出鋁型材水冷板 型材水冷板的用料是板厚2mm左右的6系鋁型材，無需用到懸浮設計，直接拿VDA模組往上堆，每塊放置3-4個模組，也可以把水流道集成到箱體底部，所有模組都堆到了水冷板上面，強度可見一斑。

一、概 要1）案例描述本案例為水冷板散熱，冷板內部流道為單根水道。右側進水，左側出水，在入口流速為0.2m/s，液體溫度為25℃條件下進行了散熱的數值模擬，在案例最后可以看到結果溫度云圖。2）網格整體網格為四面體網格單元為主的非結構網格，網格數量319萬。

參考文獻[1] 張敬瑩,賀勇.基于ANSYS Icepak的密閉液冷機箱熱仿真分析[J].電子技術與軟件工程,2021(12):56-57.[2] 許佩佩,吳剛,曹葉楠,等.基于Icepak的水冷板散熱器性能研究[J].電子機械工程,2018,34(3):35-39.

今天的分享以重慶網友投稿的水冷板為例，本案例在生產過程中出現了兩個主要缺陷。 缺陷一：飛邊飛邊又稱溢邊、披鋒等，是鑄件常見缺陷之一，表現為產品邊緣位置的較多飛皮，將顯著增加后續打磨工序的人工成本，可能還會導致產品尺寸超差。

來源：科學與技術 作者：蔣瑞 高天一 關鍵字：相控陣雷達 天線冷板 散熱仿真 本文根據某機載相控陣雷達天線艙內的空間布局，對天線冷板進行了結構設計，并運用有限元體積法的Icepak軟件對三維模型進行散熱效能仿真，對仿真結果進行分析，驗證了冷板的結構設計滿足了相控陣雷達天線陣面發熱插件通風散熱要求。

本期培訓主題方向為“電池包水冷板”，內容涵蓋天洑多款軟件在該主題方向的仿真分析、建模、優化操作培訓。

本文在設置仿真初始條件時，將電池組、液冷板、空氣的初始溫度設置為20℃,冷卻液為水，冷板的材料為鋁。冷卻液入口設置為速度入口，冷卻液入口速度為1m/s,入口溫度為20℃,出口則設置為壓力出口。仍考慮電池1C放電的工況，單體電池的生熱率為9964W/m3。

識別對象，識別為Icepak的簡單形狀。 12.a. 識別對象工具有不同級別可選： 12.b. 識別對象工具還可以根據仿真對象進行選擇： 13. 體積抽取工具，創建冷板抽流體域。 A. 利用腳本工具，批處理提高效率。 B. 與DX參數優化結合，優化分析。

圖1幾何導入接口圖2 導入水冷板模型2）建立、封閉冷板進出口邊界PERA SIM Fluid提供了多樣化的前處理工具。對于此水冷板的CFD仿真計算而言，需要建立冷板進出口邊界，并抽取其內部的流體空間模型，以建立共軛傳熱數值計算的完整流體模型。點擊主菜單的幾何面板，設置選擇模式為選擇邊，分別選擇進出口邊，點擊創建面按鈕，即可建立邊界面模型。

圖2 控制器模型降階對水冷板的水道進行網格劃分時，要使用兩種網格的劃分方式，一是水冷板的外殼選擇六面體網格的劃分；二是單獨對水冷板水道部分使用多區域式網格劃分，并為其添加膨脹層。這里添加膨脹層是因為網格模仿了內部的流體，它其實外面還有一層墻壁，墻壁與流體之間有相互作用，導致靠近墻壁的粘滯效應比較顯著，會出現紊流現象，為捕捉此處的梯度變化所以采用局部加密的辦法，也就是添加膨脹層。

核心部件之一是水冷板，一塊挖了很多溝槽的板子。 目前主流的熱管理方案是液冷，冷卻液在水泵作用下在溝槽中循環。你打開汽車前蓋，會看到一罐或粉紅或綠色或紫色的液體，那就是冷卻液。 水冷板、液冷、冷卻液，雖然全是“冷”，但水冷板不只負責冷卻，還能加熱。炎熱的夏天，水冷板送清涼，帶走熱量防超溫。

圖2冷板系統 冷板材質是鋁，熱導率k = 237WmK，該系統冷卻劑是用50%的水和50%的乙二醇生產的，進口溫度為20 ℃，流量為3 L/min，熱源為800W。當某些因素得到滿足時，冷卻系統會達到最佳性能。冷板上均勻的溫度分布對電池壽命至關重要，因此，變化溫度ΔT =5℃被認為是冷板的最佳溫度。

流體(如空氣、水)在流動過程將熱量傳遞至其他物體的現象稱為對流傳熱。可根據牛頓冷卻公式對流傳熱所傳遞的熱流量進行計算[1,2,3]。Φ=hA(tw-tf)式中，Φ為熱流量，W;h為換熱系數，W/(m2·℃);A為換熱面積，m2;tw為固體壁面的溫度，℃;tf為熱流體溫，℃。當產品所處環境采用風冷，水冷方式進行散熱時需要考慮對流傳熱的影響。

針對高密度功率電子，Icepak 支持對流道與冷板的共軛傳熱建模和液冷通道仿真，可并行評估冷卻效率、熱點控制與壓降，為液冷系統設計提供可量化的優化依據。通過與 Twin Builder / Simplorer 的 ROM 提取與場—路協同流程，三維降階熱模型可嵌入系統級仿真與控制器聯合驗證，實現近實時熱預測與數字孿生應用。

邊界條件設置為絕熱，即所有熱量均通過水冷板帶走。水冷板流體的進口邊界條件設置為速度進口：進口流速為4m/s，進口水溫為25℃。7、停止標準的設定：最大內部迭代步數為1s內，需要計算多少步，一般為10-20步。最大物理時間為需要計算多少秒。

將航行器相關值帶入計算公式，計算得電池艙段外表面與海水的對流換熱系數，這一數值與水的強迫對流換熱系數經驗值相仿。經測量，該型水下航行器所用的錳酸鋰電池單體穩定放電工作時，其發熱功率為0.78 W。

針對高密度功率電子，Icepak 支持對流道與冷板的共軛傳熱建模和液冷通道仿真，可并行評估冷卻效率、熱點控制與壓降，為液冷系統設計提供可量化的優化依據。通過與 Twin Builder / Simplorer 的 ROM 提取與場—路協同流程，三維降階熱模型可嵌入系統級仿真與控制器聯合驗證，實現近實時熱預測與數字孿生應用。

純電動車的熱管理對續航影響更為明顯，上圖為電池熱管理系統，主要包括兩部分，右側為電池的水冷板建模，左側為電池的冷卻回路建模。可以基于需求，搭建不同詳細程度的模型，電芯級、模組級以及整包級，來模擬電池內部的熱管理回路，從而實現電池溫度監測和控制。