3.4 ANSYS Icepak用户界面（GUI）详细说明
3.4.1 ANSYS Icepak用户界面（GUI）介绍
ANSYS Icepak具有类似Windows系统操作风格的界面，GUI界面主要包含项目名称（不允许包含中文字符）、主菜单栏、快捷命令工具栏、模型树管理、自建模模型工具栏、对齐匹配命令栏、图形显示区域、Message消息窗口和当前所选对象信息窗口，具体参考图3-31。
图3-31 ANSYS Icepak用户界面
图形显示区域包含了模型树下所有的模型对象、求解计算的后处理结果；Icepak里所有的操作均可以通过主菜单栏实现。
3.4.2 主菜单栏
本部分主要介绍菜单栏的常用命令操作，主菜单可以实现ANSYS Icepak的所有命令操作，常用命令也可通过快捷工具栏的按钮实现，主菜单栏如图3-32所示。
图3-32 主菜单栏
1．File（文件，见图3-33）
图3-33 File界面
（1）New project为新建项目；Open project为打开已有的项目；Merge project为合并项目，可以将两个或多个已有项目合并。
（2）Save project为保存Icepak项目；Save project as为项目另存为。
（3）Import为导入模型；IGES/Step surfaces+curves为导入外部的CAD模型，不推荐使用；IDF file为导入EDA软件输出的PCB几何模型文件；Powermaps为导入Ansoft SIwave输出的PCB不均匀的焦耳热Powermaps，如图3-34所示。
图3-34 IDF及导入热耗界面
（4）Export为输出模型：将Icepak的模型以一定格式输出，如图3-35所示。
图3-35 输出界面
（5）Unpack project为解压缩tzr文件；Pack project为压缩tzr文件；Cleanup为清除已有的ID及计算结果；Create image file为将图形显示区域的图像输出为图片格式；Quit为退出。
单独启动ANSYS Icepak和在ANSYS Workbench下启动ANSYS Icepak, File菜单栏是不同的，如表3-1所示。
表3-1 File菜单栏的区别
2．Edit（编辑，见图3-36）
图3-36 编辑界面
（1）Undo为返回操作；Redo为重做操作。
（2）Find为在模型树中寻找几何器件；Show clipboard为在消息窗口中显示剪贴板上的器件信息；Clear clipboard为消除剪贴板上的信息。
（3）Snap to grid为对计算区域的模型进行网格分割，表示移动鼠标时相应的距离，默认将计算区域各个方向分割为100份。
（4）Preferences为参数选择设定单击Display，出现如图3-37所示的界面。
图3-37 Preferences界面
① Display→Background style为图形界面背景颜色的修改：首先选择背景颜色显示的格式，主要分为单一色（Solid）显示和多色显示，然后单击Background color1在弹出的图形面板中选择设置的颜色即可，如图3-38、图3-39所示。
图3-38 图形区域背景颜色的格式及选择
图3-39 图形区域的背景颜色修改
② Libraries为库的信息及用户自定义库建立，如图3-40所示。
图3-40 Libraries界面
③Object types为模型类型。如图3-41（a）所示，其中Objects下罗列了ANSYS Icepak的自建模对象名称。Color表示不同对象显示的颜色，可以进行修改；Width表示模型对象线框显示线的宽度；Shading表示是否允许对模型进行实体显示；Decoration表示对一些模型对象的虚拟特征进行显示，如散热孔Grille的百叶窗特征等；Font表示模型的字体。
图3-41 模型显示及互动参数面板
④ 在Interaction面板中，勾选Motion allowed in direction后侧的轴，表示可以鼠标拖动模型在X、Y、Z 3个方向进行移动，Restrict movement to cabient表示仅仅可以在Cabinet区域内进行移动，Objects can't penetrate each other表示鼠标拖动模型移动过程中不允许两个体干涉重叠，Move object also moves group表示拖动模型时，与此模型处于同一组的其他模型会随之一起移动，Move object snaps to other objects表示拖动模型与另一模型进行对齐；Snap attributes表示Cabinet区域内的分辨率，拖动器件时能按照分辨率的尺寸进行移动；New object size factor中的0.2，表示新建模型的尺寸是Cabinet各个方向尺寸的0.2倍，Cabinet autoscale factor表示Cabinet的缩放因子，此数值必须大于等于1，勾选Move points with object表示求解计算变量的监控点随着模型的移动而移动，如图3-41（b）所示。
⑤ Mouse buttons为鼠标的设置，可用于修改设置鼠标左右键的操作，如图3-42所示。
图3-42 鼠标的设置界面
⑥ Meshing为设置默认网格的类型、最小间隙；设置Mesher-HD的多级网格设置，如图3-43所示。
图3-43 Meshing设置界面
⑦ Units为修改ANSYS Icepak默认的变量单位。以长度单位修改为例，首先选择Units，然后在Category中选择Length，查看Units中的单位，选择mm, “∗”会自动移动，然后单击Set as default，即可修改长度的单位。可按照图3-44的标记步骤，进行单位的修改操作。
图3-44 单位修改设置
如果用户在Perferences中做了相应的修改，希望修改后的设置只适应于本项目，可单击This project完成；如果希望修改后的设置适用于所有的ANSYS Icepak项目，便可单击All projects。
（5）Annotations为注释标记。可用于对Icepak图形区域添加标题、日期、Logo等标记，如图3-45所示。
图3-45 注释标记界面
3．View（查看，见图3-46）
图3-46 View下拉菜单
Summary（HTML）：生成HTML页面的模型报告。
Location：测量具体点的坐标。
Distance：测量两点、两边的距离；Angle；测量两边的夹角。
Bounding box：计算区域边界大小。
Traces：查看PCB各个布线层信息。
Edit toolbars：打开工具栏，选择需要的快捷工具。
Default shading：模型显示默认的格式，包含线框、实体等。
Display：显示坐标原点、标尺、项目名称、项目日期等。
Visible：显示/关闭某类型的器件模型。
Lights：调整视图区域模型的亮度。
View→Markers：对ANSYS Icepak项目的某点进行标记，如图3-47所示。
图3-47 Marker标记
View→Rubber bands：对ANSYS Icepak模型中的两个点进行标记，如图3-48所示；单击Rubber bands→Add，然后使用鼠标选择两点，完成标记。
图3-48 Rubber bands的标记
View→Default shading：表示几何模型的显示类型，如图3-49所示。
图3-49 Default shading的选项
ANSYS Icepak视图区域的几何模型显示也可以通过模型本身的编辑窗口进行修改，在Shading处选择Solid实体，在Texture处选择相应的纹理图片，可完成实体纹理的显示，如图3-50所示。
图3-50 实体纹理显示
Shading：选择模型显示的格式。
Linewidth：显示模型的线条Wire的宽度。
Color：修改模型显示的颜色。
Texture：对模型增加纹理。
Texture scale：纹理的比例大小。
Transparency：透视图比例，0表示透明，1表示不透明。
View→Lights：对视图区域中的几何模形进行光学处理，如图3-51所示。
图3-51 Lights光学设置效果
4．Orient（视图方向查看，见图3-52）
图3-52 Orient视图菜单
Nearest axis：最近轴的视图。
Save user view：保存目前视图。
Clear user views：清除视图。
Write user views to file：将视图写成文件。
Read user views from file：读入视图文件。
5．Macros（宏菜单，见图3-53）
图3-53 Macro宏命令面板
ATX：预定义的ATX机箱模型。
Approximation：预定义的异形近似几何，包括多边形、圆环、圆形计算空间等。
Case Check：对模型进行检查（主要是用于非连续性网格划分前的检查）。
Data Center Components：预定义数据中心的模型，包括机柜、CRAC空调等。
Heatsinks：预定义散热器模型。
Packages：各封装模型的建立，以及JEDEC模型的建立，用于计算芯片的Rja、Rjb、Rjc等。
Rotate block and plate：对block和plate进行任意角度的旋转。
Thermo electric cooler：用于建立TEC制冷模型和进行TEC制冷的计算。
Thermostat：用于对热源和风机进行实时控制，保持恒温状态，进行恒温控制计算。
使用Macros→Thermoelectric cooler命令，可以建立单级或多级TEC热电制冷模型，如图3-54所示。
图3-54 TEC热电制冷模型的建立
Macros宏命令的详细说明可参考本书第10章。
6．Model模型
图3-55为Model下拉菜单，各项功能解释如下。
图3-55 Model下拉菜单
Create object：创建相应的模型，如风扇、Block块。
CAD data:Icepak自带的CAD导入接口。
Radiation form factors：辐射换热角系数计算。
Generate mesh：网格划分控制面板。
Edit priorities：编辑模型的优先级（用于划分网格）。
Edit cutouts：编辑Open、fan、Grille等是否将模型挖空。
Power and temperature limits：热耗统计。
Check model：模型自检查。
Show objects by material：通过模型的材料进行显示（见图3-56）。
图3-56 Show objects by material（通过材料显示）
Show objects by property：通过模型热源的热耗进行显示（见图3-57）。
图3-57 Show objects by property（通过属性显示）
Show objects by type：通过模型的类型（Block、Plate）及相应子类型进行显示（见图3-58）。
图3-58 Show objects by type（通过类型显示）
Show metal fractions：显示PCB/芯片Package各层铜箔的百分比云图（见图3-59）。
图3-59 Show metal fractions显示铜箔百分比云图
7．Solve（求解）
图3-60为Solve下拉菜单。
图3-60 Solve下拉菜单
Settings：求解迭代步数、残差、并行计算等设置面板。
Patch temperatures：对瞬态计算设置流体、固体的初始温度值。
Run solution：打开求解计算面板。
Run optimization：进行参数化优化面板。
Solution monitor：残差监控的显示选择。
Define trials：参数化优化面板开启。
Define report：打开Summary面板，用于后处理显示定量统计各变量的具体数值（见图3-61）。
图3-61 Define report的统计结果
Diagnostics：以记事本形式打开cas等文件，然后对其进行编辑。
8．Post（后处理命令）/Report命令
该命令主要是用于后处理显示、统计，在本书第8章会做详细阐述，此处不再介绍。
3.4.3 快捷工具栏
快捷工具栏位于主菜单栏下，主要是方便用户进行快捷操作的一些命令。其含义如图3-62所示，局部放大如图3-63所示。
图3-62 快捷工具栏（一）
图3-63 ANSYS Icepak的局部放大
显示模型名称：如果打开ANSYS Icepak项目后，软件可能会显示所有几何模型的名称，如果模型比较多，视图界面会比较杂乱；接着单击ABC按钮，ANSYS Icepak会显示当前选中器件的名称；如果再单击一次，软件将不会显示任何器件模型的名称；重复再单击一次
，软件又重新显示所有器件的名称。
单一界面视图及四界面视图如图3-64所示，其他快捷工具如图3-65所示。
图3-64 单一界面视图/四界面视图
图3-65 快捷工具栏（二）
图3-66的快捷工具栏主要是针对后处理的，可参考第8章，此处不再叙述。
图3-66 后处理快捷工具栏
3.4.4 模型树
模型树位于GUI的最左侧，包含了基本物理问题的定义、求解设置、材料库和模型库、计算监控点的设置、Trash垃圾箱设置、Inactive抑制模型等，主要用于对模型进行不同方面的管理，Project模型树如图3-67所示。
图3-67 Project模型树
Problem setup：物理问题、环境参数的定义。
Solution settings：求解的相关设置。
Groups：组的管理。
Post-processing：后处理对象管理。
Points：求解计算变量监控点的设置。
Surfaces：将某模型表面的变量作为监控，在求解过程中统计此表面某变量的平均数值。
Trash：在模型树下被删除的器件。
Inactive：模型树下被抑制的器件模型。
Points（监控点）的设置会在求解的章节仔细讲解。在模型树下，选择需要抑制Inactive的器件，左键拖动至Inactive，相应的模型将自动从Model模型树下消除，如图3-68所示。同样，如果选中器件，单击删除，则模型会进入Trash垃圾箱中。
图3-68 抑制Inactive模型
图3-69为Library模型树。
图3-69 Library模型树
Main library：软件自带的材料库和模型库。
Materials：软件自带的材料库。
Blowers：离心风机库。
Heatsinks：散热器库。
TECs：热电制冷模型库。
Thermal Interface Material：导热硅脂库。
fans：轴流风机库。
filters：三维阻尼多孔介质库。
packages：芯片封装库。
Pass：用户自定义库（库的名字自己定义）。
选择模型树下的Model，单击鼠标右键，将出现图3-70所示菜单，各功能说明如下。
图3-70 Model模型树菜单
Create object：在模型树下创建模型。
Find object：在模型树下查找不同模型对象。
Paste from clipboard：从剪贴板上将选中的模型对象进行复制粘贴。
Merge project：合并Icepak项目。
Load assembly：加载Assembly装配模型。
Sort：按照模型名称首字母、网格优先级、创建先后进行排序。
Object view：模型树下对模型进行不同层次组织形式的管理。
Expand all：展开模型树。
Collapse all：将模型树关闭，模型将被隐藏。
在模型树下选择相应的模型，单击鼠标右键，出现图3-71所示菜单，各功能解释如下。
图3-71 模型树下几何对象的下拉菜单
Edit：打开编辑窗口。
Active：激活状态，如果取消√，表示抑制，即模型中不包含此对象。
Rename：对模型进行重新命名。
Copy：复制此模型，打开相应的复制面板。
Move：移动此模型，打开移动的面板。
Delete：删除选中的模型。
Add to clipboard：将模型增加到剪贴板上（如设置监控点，如果能直接拖动模型至Points即可自动创建；如果模型比较多，则无法拖动至Points下，可先将选中的模型增加到剪贴板上，然后单击鼠标右键选择Point，在弹出的面板下选择Paste from clip-board，表示将剪贴板上的模型进行粘贴）。
Create：用于创建装配体、组、监控点等。
Set meshing levels：设置此模型多级网格的级数。
Edit mesh parameters：用于对模型进行单独的网格设置，如设置其某边的网格数。
Display options：进行实体或透明显示。
Visible：可以看到此模型。
Total volume：统计此模型体积。
Total area：统计模型面积。
Summary report：打开Summary报告的统计面板。
3.4.5 基于对象模型工具栏
基于对象的模型工具栏是ANSYS Icepak自建模的工具，使用它们可以构建干净、简洁的电子散热模型，在4.2节会有相应的详细说明，如图3-72所示。
图3-72 自建模模型工具栏
3.4.6 编辑模型命令面板
1．编辑命令
在模型树下选择需要编辑的模型，然后单击
按钮，则可打开对象的编辑窗口，如图3-73所示。
图3-73 模型编辑面板
打开模型对象编辑窗口的方法还有以下4种方法。
方法1：选择模型后，按住“Ctrl+E”键，则可打开编辑窗口。
方法2：选择模型后，在模型树下鼠标左键双击需要编辑的模型对象。
方法3：选中模型后，单击右键，在弹出的面板中选择Edit，如图3-74所示。
图3-74 Edit编辑面板（一）
方法4：选中模型后，单击屏幕右下角出现的Edit，如图3-75所示。
图3-75 Edit编辑面板（二）
上述说明均为打开单一对象的编辑窗口。如何打开多个同类型、同属性模型的编辑窗口呢？例如，10个同类型的芯片，热耗均为5W，如果逐一进行编辑，则比较烦琐；读者可按照如图3-76所示及相应的说明进行多体的编辑操作。
图3-76 多体编辑面板
（1）多个同类对象的选择：要进行多个同类模型的编辑，首先务必在模型树下选中多个体，其方法如下。
① 按住Ctrl键，然后使用鼠标左键逐一选择同类模型，进行多选。
② 在模型树下选择第一个需要编辑的对象，然后按住Shift键，再用鼠标左键选择最后一个需要编辑的对象，相应的同类模型即被选中。
③按住Shift键，在ANSYS Icepak的模型视图区域中鼠标左键框选同类型的对象模型，然后释放左键，同类的模型在模型树下即被选中。
（2）多体编辑窗口的打开：当选中模型后，可通过以下方法打开多体编辑窗口。
① 在模型树下，鼠标右键单击选中的同类多个模型，在出现的面板下，选择Edit，多体编辑窗口即被打开。
② 按住“Ctrl+E”键，即可打开多体编辑窗口。
③ 单击
命令，也可以打开多体编辑面板。
2．删除命令
此命令即删除模型树下选中的单个器件、多个器件或者装配体等；选中器件后，单击右键，在出现的面板中，也可以选择Delete进行删除。
3．移动命令
如果需要移动模型的位置，可在模型树下选中被移动的对象模型，然后单击移动命令
，软件则弹出移动面板，如图3-77所示。各功能说明如下。
图3-77 移动编辑面板
Scale：表示按一定比例进行缩放。在Scale factor中输入缩放的比例因子，也可以输入3个比例因子（中间用空格隔开），表示在X、Y、Z 3个方向进行缩放；在Scale about下面输入X、Y、Z坐标点，选择Point，表示基于此点来进行缩放，单击Centroid表示基于几何体的中心位置进行缩放。
Mirror：表示镜像，可选择镜面及方向进行镜像操作。
Rotate：旋转命令，选择相应的轴及角度进行选择操作。
Translate：输入不同方向的偏移量；单击Apply或Done即可完成操作。
4．复制命令
在模型树下选择需要复制的一个或多个模型，单击复制命令
，即出现复制的面板，如图3-78所示。
图3-78 复制编辑面板
Number of copies：复制的个数。
Group name：选择输入组的名称，可将选中的器件复制到相应的组内；其他设置与移动相同。
3.4.7 对齐匹配命令
1．面、边、点的对齐命令
、
、
分别是：面对齐、边对齐、点对齐命令。3个操作完全相同，本处仅使用面对齐
来做说明讲解，边对齐
和点对齐
，读者可以自己练习。
面对齐命令
，其意思为将两个面进行对齐。其分左键、右键操作。左键命令在对齐过程中会将对齐体进行拉伸，以达到面对齐的效果；而右键命令在将两个面对齐过程中会将对齐体进行移动，以达到面对齐的效果。
（1）左键命令：在对齐过程中会将对齐体的尺寸会进行拉伸。单击
，然后重新单击需要对齐的面，此面变成红色，然后单击中键接受（勿单击右键，表示完成），接着再单击被对齐的面，此面变成黄色，然后单击中键接受，读者会发现小方块的面和大块的面对齐，但是对齐体的长度尺寸被拉伸，接着单击右键表示完成面对齐操作。面选择的顺序不同，对齐的结果也是不同的，如图3-79所示。
图3-79 左键面对齐操作
（2）右键命令：在对齐过程中对齐体尺寸不会被拉伸，会移动位置，以完成对齐。右键单击
，然后重新单击需要对齐的面，此面变成红色，然后单击中键接受（勿单击右键，表示完成），接着再单击被对齐的面，此面变成黄色，然后单击中键接受，读者会发现小方块的面和大块的面对齐，尺寸未被拉伸，但是位置有所移动，接着单击右键表示完成面对齐操作。面选择的顺序不同，对齐的结果也是不同的，如图3-80所示。
图3-80 右键面对齐操作
注意：选择对齐的面时，请务必选择公用的边或者点，这样多单击几次，选中的面会进行切换，直到选中需要的面为止，切记不可以直接单击面。
边对齐
和点对齐
，其操作和面对齐完全相同，读者请自行练习。
2．体、面的中心对齐命令
（1）
表示两个模型的中心位置对齐。先左键单击
，然后用鼠标左键单击小的方块，此块变成红色，然后单击中键接受（勿单击右键，表示完成），接着再用左键单击被对齐的大块，此块变成黄色，然后单击中键接受，可以发现小方块和大块的中心位置进行对齐，小的方块位置进行了移动，接着单击右键表示完成中心对齐操作。选择体的顺序不同，对齐的结果也有所不同，如图3-81所示，此命令仅左键可以使用。
图3-81 体中心对齐操作
（2）
表示两个面的中心位置对齐。先单击
，然后单击需要对齐的面，此面变成红色，然后单击中键接受（勿单击右键，表示完成），接着再单击被对齐的大块的面，此面变成黄色，然后单击中键接受，读者会发现小方块红色的面和大块黄色的面中心位置进行对齐，接着单击右键表示完成面中心对齐操作。此命令仅左键可以使用。面选择的顺序不同，对齐的结果也是不同的，如图3-82所示。
图3-82 面中心位置对齐操作
3．匹配命令
（1）
表示面匹配。所谓面匹配，就是两个面无论大小、位置均相同。操作为：先单击
，然后单击需要对齐的面，此面变成红色，然后单击中键接受（勿单击右键，表示完成），接着再单击被对齐的大块的面，此面变成黄色，然后单击中键接受，读者会发现小方块红色的面和大块黄色的面大小、位置进行了匹配，在匹配过程中，小块进行了尺寸的拉伸，接着单击右键表示完成面匹配操作。此命令仅左键可以使用。面选择的顺序不同，匹配的结果也是不同的，如图3-83所示。
图3-83 面匹配命令操作
（2）
表示边匹配，即两个边无论大小、位置均相同。操作为：先单击
，然后单击需要对齐的边，此边变成红色，然后单击中键接受（勿单击右键，表示完成），接着再单击被对齐的大块的边，此边变成黄色，然后单击中键接受，读者会发现小方块红色的边和大块黄色的边大小、位置进行了匹配，在匹配过程中，小块进行了尺寸的拉伸，接着单击右键表示完成操作。此命令仅左键可以使用。边选择的顺序不同，匹配的结果也是不同的，如图3-84所示。
图3-84 边匹配命令操作
备注：
（1）选择相应的体/面/边时，使用鼠标左键选择模型相应的边，即可选中相应的体、面或边。
（2）切勿将所有几何模型进行实体显示。
（3）如果需要选中某物体的某个面，可使用鼠标左键选择此面的一边，ANSYS Icepak会选中与此边连接的任意面；如果没有选中需要选择的面，可重复单击左键，直到选中应选的面。
3.4.8 图形显示区域
图3-85为图形显示区域，其是ANSYS Icepak界面最大的区域，显示了模型树下所有模型对象的形状、大小、颜色、坐标轴、原点及整体的计算区域。另外，所有的后处理也是在图形区域内完成显示。
图3-85 图形显示区域
图形区域的大小可以通过拖动图形区域的左侧边界和下侧边界来进行调整，如图3-86所示。
图3-86 修改图形区域大小
3.4.9 消息窗口
消息窗口（Message窗口）位于ANSYS Icepak界面下方区域的中间位置，在ANSYS Icepak里进行的任何操作，如测量坐标位置、测量距离、划分网格、求解计算、结果加载等，在消息窗口中均会有相应的记录或者提示，如图3-87所示。
图3-87 消息窗口
3.4.10 当前几何信息窗口
在ANSYS Icepak界面的右下侧区域，是当前所选器件的几何信息窗口，其与打开编辑窗口的Geometry是相同的，可进行选中器件模型的名字命名、组的分类、几何形状的修改、坐标大小的修改等操作。其中包含的橙色按钮，主要用于将模型进行拉伸或者与各个轴的开始点（xS、yS、zS）或者结束点（xE、yE、zE）进行对齐，如图3-88所示。
图3-88 当前几何信息窗口