3.4 ANSYS Icepak用戶界面（GUI）詳細說明

3.4.1 ANSYS Icepak用戶界面（GUI）介紹

ANSYS Icepak具有類似Windows系統操作風格的界面，GUI界面主要包含項目名稱（不允許包含中文字符）、主菜單欄、快捷命令工具欄、模型樹管理、自建模模型工具欄、對齊匹配命令欄、圖形顯示區域、Message消息窗口和當前所選對象信息窗口，具體參考圖3-31。

圖形顯示區域包含了模型樹下所有的模型對象、求解計算的后處理結果；Icepak里所有的操作均可以通過主菜單欄實現。

3.4.2 主菜單欄

本部分主要介紹菜單欄的常用命令操作，主菜單可以實現ANSYS Icepak的所有命令操作，常用命令也可通過快捷工具欄的按鈕實現，主菜單欄如圖3-32所示。

1．File（文件，見圖3-33）

（1）New project為新建項目；Open project為打開已有的項目；Merge project為合并項目，可以將兩個或多個已有項目合并。

（2）Save project為保存Icepak項目；Save project as為項目另存為。

（3）Import為導入模型；IGES/Step surfaces+curves為導入外部的CAD模型，不推薦使用；IDF file為導入EDA軟件輸出的PCB幾何模型文件；Powermaps為導入Ansoft SIwave輸出的PCB不均勻的焦耳熱Powermaps，如圖3-34所示。

（4）Export為輸出模型：將Icepak的模型以一定格式輸出，如圖3-35所示。

（5）Unpack project為解壓縮tzr文件；Pack project為壓縮tzr文件；Cleanup為清除已有的ID及計算結果；Create image file為將圖形顯示區域的圖像輸出為圖片格式；Quit為退出。

單獨啟動ANSYS Icepak和在ANSYS Workbench下啟動ANSYS Icepak, File菜單欄是不同的，如表3-1所示。

2．Edit（編輯，見圖3-36）

（1）Undo為返回操作；Redo為重做操作。

（2）Find為在模型樹中尋找幾何器件；Show clipboard為在消息窗口中顯示剪貼板上的器件信息；Clear clipboard為消除剪貼板上的信息。

（3）Snap to grid為對計算區域的模型進行網格分割，表示移動鼠標時相應的距離，默認將計算區域各個方向分割為100份。

（4）Preferences為參數選擇設定單擊Display，出現如圖3-37所示的界面。

① Display→Background style為圖形界面背景顏色的修改：首先選擇背景顏色顯示的格式，主要分為單一色（Solid）顯示和多色顯示，然后單擊Background color1在彈出的圖形面板中選擇設置的顏色即可，如圖3-38、圖3-39所示。

② Libraries為庫的信息及用戶自定義庫建立，如圖3-40所示。

③Object types為模型類型。如圖3-41（a）所示，其中Objects下羅列了ANSYS Icepak的自建模對象名稱。Color表示不同對象顯示的顏色，可以進行修改；Width表示模型對象線框顯示線的寬度；Shading表示是否允許對模型進行實體顯示；Decoration表示對一些模型對象的虛擬特征進行顯示，如散熱孔Grille的百葉窗特征等；Font表示模型的字體。

④ 在Interaction面板中，勾選Motion allowed in direction后側的軸，表示可以鼠標拖動模型在X、Y、Z 3個方向進行移動，Restrict movement to cabient表示僅僅可以在Cabinet區域內進行移動，Objects can't penetrate each other表示鼠標拖動模型移動過程中不允許兩個體干涉重疊，Move object also moves group表示拖動模型時，與此模型處于同一組的其他模型會隨之一起移動，Move object snaps to other objects表示拖動模型與另一模型進行對齊；Snap attributes表示Cabinet區域內的分辨率，拖動器件時能按照分辨率的尺寸進行移動；New object size factor中的0.2，表示新建模型的尺寸是Cabinet各個方向尺寸的0.2倍，Cabinet autoscale factor表示Cabinet的縮放因子，此數值必須大于等于1，勾選Move points with object表示求解計算變量的監控點隨著模型的移動而移動，如圖3-41（b）所示。

⑤ Mouse buttons為鼠標的設置，可用于修改設置鼠標左右鍵的操作，如圖3-42所示。

⑥ Meshing為設置默認網格的類型、最小間隙；設置Mesher-HD的多級網格設置，如圖3-43所示。

⑦ Units為修改ANSYS Icepak默認的變量單位。以長度單位修改為例，首先選擇Units，然后在Category中選擇Length，查看Units中的單位，選擇mm, “?”會自動移動，然后單擊Set as default，即可修改長度的單位。可按照圖3-44的標記步驟，進行單位的修改操作。

如果用戶在Perferences中做了相應的修改，希望修改后的設置只適應于本項目，可單擊This project完成；如果希望修改后的設置適用于所有的ANSYS Icepak項目，便可單擊All projects。

（5）Annotations為注釋標記。可用于對Icepak圖形區域添加標題、日期、Logo等標記，如圖3-45所示。

3．View（查看，見圖3-46）

Summary（HTML）：生成HTML頁面的模型報告。

Location：測量具體點的坐標。

Distance：測量兩點、兩邊的距離；Angle；測量兩邊的夾角。

Bounding box：計算區域邊界大小。

Traces：查看PCB各個布線層信息。

Edit toolbars：打開工具欄，選擇需要的快捷工具。

Default shading：模型顯示默認的格式，包含線框、實體等。

Display：顯示坐標原點、標尺、項目名稱、項目日期等。

Visible：顯示/關閉某類型的器件模型。

Lights：調整視圖區域模型的亮度。

View→Markers：對ANSYS Icepak項目的某點進行標記，如圖3-47所示。

View→Rubber bands：對ANSYS Icepak模型中的兩個點進行標記，如圖3-48所示；單擊Rubber bands→Add，然后使用鼠標選擇兩點，完成標記。

View→Default shading：表示幾何模型的顯示類型，如圖3-49所示。

ANSYS Icepak視圖區域的幾何模型顯示也可以通過模型本身的編輯窗口進行修改，在Shading處選擇Solid實體，在Texture處選擇相應的紋理圖片，可完成實體紋理的顯示，如圖3-50所示。

Shading：選擇模型顯示的格式。

Linewidth：顯示模型的線條Wire的寬度。

Color：修改模型顯示的顏色。

Texture：對模型增加紋理。

Texture scale：紋理的比例大小。

Transparency：透視圖比例，0表示透明，1表示不透明。

View→Lights：對視圖區域中的幾何模形進行光學處理，如圖3-51所示。

4．Orient（視圖方向查看，見圖3-52）

Nearest axis：最近軸的視圖。

Save user view：保存目前視圖。

Clear user views：清除視圖。

Write user views to file：將視圖寫成文件。

Read user views from file：讀入視圖文件。

5．Macros（宏菜單，見圖3-53）

ATX：預定義的ATX機箱模型。

Approximation：預定義的異形近似幾何，包括多邊形、圓環、圓形計算空間等。

Case Check：對模型進行檢查（主要是用于非連續性網格劃分前的檢查）。

Data Center Components：預定義數據中心的模型，包括機柜、CRAC空調等。

Heatsinks：預定義散熱器模型。

Packages：各封裝模型的建立，以及JEDEC模型的建立，用于計算芯片的Rja、Rjb、Rjc等。

Rotate block and plate：對block和plate進行任意角度的旋轉。

Thermo electric cooler：用于建立TEC制冷模型和進行TEC制冷的計算。

Thermostat：用于對熱源和風機進行實時控制，保持恒溫狀態，進行恒溫控制計算。

使用Macros→Thermoelectric cooler命令，可以建立單級或多級TEC熱電制冷模型，如圖3-54所示。

Macros宏命令的詳細說明可參考本書第10章。

6．Model模型

圖3-55為Model下拉菜單，各項功能解釋如下。

Create object：創建相應的模型，如風扇、Block塊。

CAD data:Icepak自帶的CAD導入接口。

Radiation form factors：輻射換熱角系數計算。

Generate mesh：網格劃分控制面板。

Edit priorities：編輯模型的優先級（用于劃分網格）。

Edit cutouts：編輯Open、fan、Grille等是否將模型挖空。

Power and temperature limits：熱耗統計。

Check model：模型自檢查。

Show objects by material：通過模型的材料進行顯示（見圖3-56）。

Show objects by property：通過模型熱源的熱耗進行顯示（見圖3-57）。

Show objects by type：通過模型的類型（Block、Plate）及相應子類型進行顯示（見圖3-58）。

Show metal fractions：顯示PCB/芯片Package各層銅箔的百分比云圖（見圖3-59）。

7．Solve（求解）

圖3-60為Solve下拉菜單。

Settings：求解迭代步數、殘差、并行計算等設置面板。

Patch temperatures：對瞬態計算設置流體、固體的初始溫度值。

Run solution：打開求解計算面板。

Run optimization：進行參數化優化面板。

Solution monitor：殘差監控的顯示選擇。

Define trials：參數化優化面板開啟。

Define report：打開Summary面板，用于后處理顯示定量統計各變量的具體數值（見圖3-61）。

Diagnostics：以記事本形式打開cas等文件，然后對其進行編輯。

8．Post（后處理命令）/Report命令

該命令主要是用于后處理顯示、統計，在本書第8章會做詳細闡述，此處不再介紹。

3.4.3 快捷工具欄

快捷工具欄位于主菜單欄下，主要是方便用戶進行快捷操作的一些命令。其含義如圖3-62所示，局部放大如圖3-63所示。

顯示模型名稱：如果打開ANSYS Icepak項目后，軟件可能會顯示所有幾何模型的名稱，如果模型比較多，視圖界面會比較雜亂；接著單擊ABC按鈕，ANSYS Icepak會顯示當前選中器件的名稱；如果再單擊一次，軟件將不會顯示任何器件模型的名稱；重復再單擊一次，軟件又重新顯示所有器件的名稱。

單一界面視圖及四界面視圖如圖3-64所示，其他快捷工具如圖3-65所示。

圖3-66的快捷工具欄主要是針對后處理的，可參考第8章，此處不再敘述。

3.4.4 模型樹

模型樹位于GUI的最左側，包含了基本物理問題的定義、求解設置、材料庫和模型庫、計算監控點的設置、Trash垃圾箱設置、Inactive抑制模型等，主要用于對模型進行不同方面的管理，Project模型樹如圖3-67所示。

Problem setup：物理問題、環境參數的定義。

Solution settings：求解的相關設置。

Groups：組的管理。

Post-processing：后處理對象管理。

Points：求解計算變量監控點的設置。

Surfaces：將某模型表面的變量作為監控，在求解過程中統計此表面某變量的平均數值。

Trash：在模型樹下被刪除的器件。

Inactive：模型樹下被抑制的器件模型。

Points（監控點）的設置會在求解的章節仔細講解。在模型樹下，選擇需要抑制Inactive的器件，左鍵拖動至Inactive，相應的模型將自動從Model模型樹下消除，如圖3-68所示。同樣，如果選中器件，單擊刪除，則模型會進入Trash垃圾箱中。

圖3-69為Library模型樹。

Main library：軟件自帶的材料庫和模型庫。

Materials：軟件自帶的材料庫。

Blowers：離心風機庫。

Heatsinks：散熱器庫。

TECs：熱電制冷模型庫。

Thermal Interface Material：導熱硅脂庫。

fans：軸流風機庫。

filters：三維阻尼多孔介質庫。

packages：芯片封裝庫。

Pass：用戶自定義庫（庫的名字自己定義）。

選擇模型樹下的Model，單擊鼠標右鍵，將出現圖3-70所示菜單，各功能說明如下。

Create object：在模型樹下創建模型。

Find object：在模型樹下查找不同模型對象。

Paste from clipboard：從剪貼板上將選中的模型對象進行復制粘貼。

Merge project：合并Icepak項目。

Load assembly：加載Assembly裝配模型。

Sort：按照模型名稱首字母、網格優先級、創建先后進行排序。

Object view：模型樹下對模型進行不同層次組織形式的管理。

Expand all：展開模型樹。

Collapse all：將模型樹關閉，模型將被隱藏。

在模型樹下選擇相應的模型，單擊鼠標右鍵，出現圖3-71所示菜單，各功能解釋如下。

Edit：打開編輯窗口。

Active：激活狀態，如果取消√，表示抑制，即模型中不包含此對象。

Rename：對模型進行重新命名。

Copy：復制此模型，打開相應的復制面板。

Move：移動此模型，打開移動的面板。

Delete：刪除選中的模型。

Add to clipboard：將模型增加到剪貼板上（如設置監控點，如果能直接拖動模型至Points即可自動創建；如果模型比較多，則無法拖動至Points下，可先將選中的模型增加到剪貼板上，然后單擊鼠標右鍵選擇Point，在彈出的面板下選擇Paste from clip-board，表示將剪貼板上的模型進行粘貼）。

Create：用于創建裝配體、組、監控點等。

Set meshing levels：設置此模型多級網格的級數。

Edit mesh parameters：用于對模型進行單獨的網格設置，如設置其某邊的網格數。

Display options：進行實體或透明顯示。

Visible：可以看到此模型。

Total volume：統計此模型體積。

Total area：統計模型面積。

Summary report：打開Summary報告的統計面板。

3.4.5 基于對象模型工具欄

基于對象的模型工具欄是ANSYS Icepak自建模的工具，使用它們可以構建干凈、簡潔的電子散熱模型，在4.2節會有相應的詳細說明，如圖3-72所示。

3.4.6 編輯模型命令面板

1．編輯命令

在模型樹下選擇需要編輯的模型，然后單擊按鈕，則可打開對象的編輯窗口，如圖3-73所示。

打開模型對象編輯窗口的方法還有以下4種方法。

方法1：選擇模型后，按住“Ctrl+E”鍵，則可打開編輯窗口。

方法2：選擇模型后，在模型樹下鼠標左鍵雙擊需要編輯的模型對象。

方法3：選中模型后，單擊右鍵，在彈出的面板中選擇Edit，如圖3-74所示。

方法4：選中模型后，單擊屏幕右下角出現的Edit，如圖3-75所示。

上述說明均為打開單一對象的編輯窗口。如何打開多個同類型、同屬性模型的編輯窗口呢？例如，10個同類型的芯片，熱耗均為5W，如果逐一進行編輯，則比較煩瑣；讀者可按照如圖3-76所示及相應的說明進行多體的編輯操作。

（1）多個同類對象的選擇：要進行多個同類模型的編輯，首先務必在模型樹下選中多個體，其方法如下。

① 按住Ctrl鍵，然后使用鼠標左鍵逐一選擇同類模型，進行多選。

② 在模型樹下選擇第一個需要編輯的對象，然后按住Shift鍵，再用鼠標左鍵選擇最后一個需要編輯的對象，相應的同類模型即被選中。

③按住Shift鍵，在ANSYS Icepak的模型視圖區域中鼠標左鍵框選同類型的對象模型，然后釋放左鍵，同類的模型在模型樹下即被選中。

（2）多體編輯窗口的打開：當選中模型后，可通過以下方法打開多體編輯窗口。

① 在模型樹下，鼠標右鍵單擊選中的同類多個模型，在出現的面板下，選擇Edit，多體編輯窗口即被打開。

② 按住“Ctrl+E”鍵，即可打開多體編輯窗口。

③ 單擊命令，也可以打開多體編輯面板。

2．刪除命令

此命令即刪除模型樹下選中的單個器件、多個器件或者裝配體等；選中器件后，單擊右鍵，在出現的面板中，也可以選擇Delete進行刪除。

3．移動命令

如果需要移動模型的位置，可在模型樹下選中被移動的對象模型，然后單擊移動命令，軟件則彈出移動面板，如圖3-77所示。各功能說明如下。

Scale：表示按一定比例進行縮放。在Scale factor中輸入縮放的比例因子，也可以輸入3個比例因子（中間用空格隔開），表示在X、Y、Z 3個方向進行縮放；在Scale about下面輸入X、Y、Z坐標點，選擇Point，表示基于此點來進行縮放，單擊Centroid表示基于幾何體的中心位置進行縮放。

Mirror：表示鏡像，可選擇鏡面及方向進行鏡像操作。

Rotate：旋轉命令，選擇相應的軸及角度進行選擇操作。

Translate：輸入不同方向的偏移量；單擊Apply或Done即可完成操作。

4．復制命令

在模型樹下選擇需要復制的一個或多個模型，單擊復制命令，即出現復制的面板，如圖3-78所示。

Number of copies：復制的個數。

Group name：選擇輸入組的名稱，可將選中的器件復制到相應的組內；其他設置與移動相同。

3.4.7 對齊匹配命令

1．面、邊、點的對齊命令

、、分別是：面對齊、邊對齊、點對齊命令。3個操作完全相同，本處僅使用面對齊來做說明講解，邊對齊和點對齊，讀者可以自己練習。

面對齊命令，其意思為將兩個面進行對齊。其分左鍵、右鍵操作。左鍵命令在對齊過程中會將對齊體進行拉伸，以達到面對齊的效果；而右鍵命令在將兩個面對齊過程中會將對齊體進行移動，以達到面對齊的效果。

（1）左鍵命令：在對齊過程中會將對齊體的尺寸會進行拉伸。單擊，然后重新單擊需要對齊的面，此面變成紅色，然后單擊中鍵接受（勿單擊右鍵，表示完成），接著再單擊被對齊的面，此面變成黃色，然后單擊中鍵接受，讀者會發現小方塊的面和大塊的面對齊，但是對齊體的長度尺寸被拉伸，接著單擊右鍵表示完成面對齊操作。面選擇的順序不同，對齊的結果也是不同的，如圖3-79所示。

（2）右鍵命令：在對齊過程中對齊體尺寸不會被拉伸，會移動位置，以完成對齊。右鍵單擊，然后重新單擊需要對齊的面，此面變成紅色，然后單擊中鍵接受（勿單擊右鍵，表示完成），接著再單擊被對齊的面，此面變成黃色，然后單擊中鍵接受，讀者會發現小方塊的面和大塊的面對齊，尺寸未被拉伸，但是位置有所移動，接著單擊右鍵表示完成面對齊操作。面選擇的順序不同，對齊的結果也是不同的，如圖3-80所示。

注意：選擇對齊的面時，請務必選擇公用的邊或者點，這樣多單擊幾次，選中的面會進行切換，直到選中需要的面為止，切記不可以直接單擊面。

邊對齊和點對齊，其操作和面對齊完全相同，讀者請自行練習。

2．體、面的中心對齊命令

（1）表示兩個模型的中心位置對齊。先左鍵單擊，然后用鼠標左鍵單擊小的方塊，此塊變成紅色，然后單擊中鍵接受（勿單擊右鍵，表示完成），接著再用左鍵單擊被對齊的大塊，此塊變成黃色，然后單擊中鍵接受，可以發現小方塊和大塊的中心位置進行對齊，小的方塊位置進行了移動，接著單擊右鍵表示完成中心對齊操作。選擇體的順序不同，對齊的結果也有所不同，如圖3-81所示，此命令僅左鍵可以使用。

（2）表示兩個面的中心位置對齊。先單擊，然后單擊需要對齊的面，此面變成紅色，然后單擊中鍵接受（勿單擊右鍵，表示完成），接著再單擊被對齊的大塊的面，此面變成黃色，然后單擊中鍵接受，讀者會發現小方塊紅色的面和大塊黃色的面中心位置進行對齊，接著單擊右鍵表示完成面中心對齊操作。此命令僅左鍵可以使用。面選擇的順序不同，對齊的結果也是不同的，如圖3-82所示。

3．匹配命令

（1）表示面匹配。所謂面匹配，就是兩個面無論大小、位置均相同。操作為：先單擊，然后單擊需要對齊的面，此面變成紅色，然后單擊中鍵接受（勿單擊右鍵，表示完成），接著再單擊被對齊的大塊的面，此面變成黃色，然后單擊中鍵接受，讀者會發現小方塊紅色的面和大塊黃色的面大小、位置進行了匹配，在匹配過程中，小塊進行了尺寸的拉伸，接著單擊右鍵表示完成面匹配操作。此命令僅左鍵可以使用。面選擇的順序不同，匹配的結果也是不同的，如圖3-83所示。

（2）表示邊匹配，即兩個邊無論大小、位置均相同。操作為：先單擊，然后單擊需要對齊的邊，此邊變成紅色，然后單擊中鍵接受（勿單擊右鍵，表示完成），接著再單擊被對齊的大塊的邊，此邊變成黃色，然后單擊中鍵接受，讀者會發現小方塊紅色的邊和大塊黃色的邊大小、位置進行了匹配，在匹配過程中，小塊進行了尺寸的拉伸，接著單擊右鍵表示完成操作。此命令僅左鍵可以使用。邊選擇的順序不同，匹配的結果也是不同的，如圖3-84所示。

備注：

（1）選擇相應的體/面/邊時，使用鼠標左鍵選擇模型相應的邊，即可選中相應的體、面或邊。

（2）切勿將所有幾何模型進行實體顯示。

（3）如果需要選中某物體的某個面，可使用鼠標左鍵選擇此面的一邊，ANSYS Icepak會選中與此邊連接的任意面；如果沒有選中需要選擇的面，可重復單擊左鍵，直到選中應選的面。

3.4.8 圖形顯示區域

圖3-85為圖形顯示區域，其是ANSYS Icepak界面最大的區域，顯示了模型樹下所有模型對象的形狀、大小、顏色、坐標軸、原點及整體的計算區域。另外，所有的后處理也是在圖形區域內完成顯示。

圖形區域的大小可以通過拖動圖形區域的左側邊界和下側邊界來進行調整，如圖3-86所示。

3.4.9 消息窗口

消息窗口（Message窗口）位于ANSYS Icepak界面下方區域的中間位置，在ANSYS Icepak里進行的任何操作，如測量坐標位置、測量距離、劃分網格、求解計算、結果加載等，在消息窗口中均會有相應的記錄或者提示，如圖3-87所示。

3.4.10 當前幾何信息窗口

在ANSYS Icepak界面的右下側區域，是當前所選器件的幾何信息窗口，其與打開編輯窗口的Geometry是相同的，可進行選中器件模型的名字命名、組的分類、幾何形狀的修改、坐標大小的修改等操作。其中包含的橙色按鈕，主要用于將模型進行拉伸或者與各個軸的開始點（xS、yS、zS）或者結束點（xE、yE、zE）進行對齊，如圖3-88所示。