在现代科技的高速发展中，热设计与散热仿真成为了许多工程师日常工作中必不可少的一项任务。在面对愈发复杂的产品和系统结构时，如何确保散热效果的高效与可靠性，成为了每个工程师关注的焦点。
本文将介绍一些热仿真学习方法，并深入探讨Ansys Icepak和FLOTHERM两款热仿真软件的特点和应用，帮助您更好地应对热设计和散热仿真挑战。
【划重点】文章最后楼主会总结在学习过程中搜集到的热仿真学习资料，记得收藏点赞分享！！
一、热仿真是什么？有哪些分类？
热仿真是一种通过建立数学模型来模拟物体或系统的热行为的技术。这种技术能够帮助工程师更好地理解和预测热现象，从而优化设计和改进工程方案。在不同的工程领域中，热仿真有着各种分类及应用。
- 热传导仿真。热传导仿真主要研究物体内部的热传导过程。通过建立连续介质模型和传热方程，可以预测材料的温度分布和传热速率。这种仿真常用于电子设备的散热设计、材料热性能评估和热交换设备的优化。
- 流体流动仿真。流体流动仿真主要研究液体或气体在不同条件下的热行为。通过建立流场模型和流体力学方程，可以模拟流体流动和传热过程，预测温度分布、热传导及对周围环境的影响。这种仿真常用于汽车工程中的冷却系统设计、空气流动优化和风洞实验。
- 热辐射仿真。热辐射仿真主要研究物体通过辐射传热的过程。通过建立辐射传热模型和辐射传热方程，可以模拟物体的辐射行为和辐射热传递。这种仿真常用于建筑设计中的太阳能热利用、能源系统的设计和光学器件研发。
- 电子设备中的热仿真。热仿真在电子设备中的应用非常广泛。通过热仿真技术，工程师可以预测和评估电子设备的热性能，优化散热解决方案，确保设备在正常工作温度范围内运行。热仿真还可用于电路板设计、散热器设计和电子元件的优化。
二、热仿真学习方法步骤，想学热仿真从何开始？
- 软件操作。对于初学者来说，熟悉软件的界面和操作是非常重要的。建立准确的模型和网格划分是保证仿真结果准确性的关键，通过学习软件的基本操作和建模技巧，热仿真工程师能够更快地上手并进行基本的仿真计算。
- 理论方法。掌握基础理论，有足够的理论知识储备，例如电子产品热失效原因、电子产品热设计基本理论，可以帮助我们建立宏观认知，合理选择物理模型，并进行合理的网格划分，能够有效地减小计算误差，并提高仿真结果的可信度。
- 思维方式。在散热问题上，更多的是需要我们去钻研和分析。了解设备的工作原理以及温度传导、散热等相关物理原理，有助于我们更好地解决散热问题。除了学习基础的理论、软件操作，更需要形成一定的热设计研发体系，让热设计工程师持续进步。
- 工程实例。散热仿真还包括一系列细节的考虑，这就要结合实际的工程案例。例如，一些特殊使用环境，如机箱紧凑、环境温度较高等，会对设备的散热能力产生较大的影响。因此，我们需要对设备进行适当的优化，比如增加散热片的面积，安装散热硅脂等。还可以通过灵敏度分析和优化算法来寻找最佳的设计参数和方案，从而达到最优的散热效果。
陈继良老师的课程：《从零开始学散热----实例、方法和思维》 就恰好从实例、方法和思维三个方面深入浅出，可以帮助您更快入门散热仿真：
- 了解热设计行业现状和技术发展趋势；
- 了解常见电子产品的热设计方法和所用物料；
- 了解热设计基本理论及其在实际设计中的应用；
- 了解热仿真软件的工作原理和高效学习方法；
- 了解热设计研发体系的建设和热设计工程师持续进步的思维。
三、散热仿真有哪些软件？Icepak和FLOTHER，散热仿真软件哪个好？
热仿真中，工程师们最熟悉也是最主流的两个软件就是Ansys Icepak和FLOTHERM。
- Ansys Icepak是一款专门用于电子系统散热仿真的软件，它能够模拟复杂的电子系统结构，包括电路板、散热器、电源等组件，并计算其在各种工作条件下的温度分布和散热效果。通过多种建模和网格划分技术，Ansys Icepak能够精确地模拟热传导、对流和辐射等热交换过程，并通过结果可视化和数据分析进行评估和优化。无论是对于大规模的数据中心还是微型的电子设备，Ansys Icepak都能提供全面的散热设计支持，帮助热仿真工程师快速高效地解决散热难题。
Icepak的另一天然优势则是Ansys中的Workbench平台给予的。在做综合性仿真时，它的计算结果可以直接在电磁(HFSS/Maxwel/03D )和结构应力( Static StructuralSteady-State ThermalTransient Structural,or Transient Thermal)之间进行传递。对于普通的电子散热，这可能应用不多，但对于芯片层面的热设计分析，这一功能与Flotherm相比，短时间内有不可替代的优势。
陈继良老师的课程：《从零开始学散热---实用Ansys Icepak热仿真教程》 深度介绍热仿真基本原理，热设计基本理论知识，解读导热材料、散热器、风扇等常见散热物料的选型设计方法，并在此基础上，以Icepak为表达工具，展示产品热仿真建模方法以及热方案优化思路。 - FLOTHERM是一款基于有限元热流体分析技术的热仿真软件，它能够模拟多种散热设备和系统的热传导和对流过程，包括散热片、散热风扇、液冷系统等。FLOTHERM通过强大的网络建模和多物理场求解算法，能够精确地模拟流体和固体之间的热交换效应，包括传导、对流和辐射等。
Flotherm建模方便快速，网格划分高效简洁，仿真各项设定定制化程度低相对容易上手。为了提高建模和计算效率，Flotherm提供了大量的smartpart快速建模的宏命令，摒弃了繁杂的模型筛选，无论是几何建模，网格划分，还是流动、传热模型的筛选，自动化程度都很高。而且通过适当的控制，如果模型设置合理，计算精度可以满足常规电子散热设计的要求。
与其它热仿真软件相比，FLOTHERM具有更强的时间效率和计算准确性，特别适用于对大型散热系统进行综合评估和优化。无论是在航空航天领域还是汽车工业，FLOTHERM都能够帮助工程师提高散热系统的性能和可靠性。
陈继良老师的课程：《从零开始学散热---实用Flotherm热仿真培训教程》 结合大量工程实例，实际演示Flotherm热仿真软件的正确使用方法，详解各类物料的选型和优化设计，总结各类常见产品的散热设计原则。让你快速掌握能够直接解决工程散热问题的方法，极大提高工作能力。 - 总结
- Flotherm和Icepak都是非常实用的电子热设计仿真软件，可以对绝大多数设备进行热仿真分析。
- 当设备中异形面对散热有关键影响，而又没办法简化时，雅荐使用Ansys lcpeak。
- 当设备中异形面不多，或异形面可以通过合理简化消除时，推荐使用Flotherm。
- 当产品热仿真数据需要用来进行热应力分析、电磁分析等后续计算时，推荐使用Ansys lcepak。
热仿真学习的重要性不言而喻。通过利用计算机仿真软件，热仿真工程师能够在虚拟环境中模拟真实的物理过程和热交换效应，并通过数值分析得出符合实际情况的结论。热仿真软件的应用为产品研发提供了更大的灵活性和准确性，可以帮助工程师更好地预测和优化产品在各种工况下的散热性能，从而提高产品的可靠性和性能。
Ansys Icepak和FLOTHERM作为两款功能强大的热仿真软件，为工程师提供了全面的散热设计和优化支持。通过正确的学习方法和实践经验，工程师能够更好地理解和应用热仿真软件，从而在产品开发过程中取得更好的散热效果。让我们一起努力，让散热更高效！
四、热仿真学习课程推荐（吐血推荐！！！）
- 陈继良老师的《从零开始学散热》，配套老师自己出版的书籍，学习体验大大提升：
《从零开始学散热---实例、方法和思维》《从零开始学散热---实用Ansys Icepak热仿真教程》《从零开始学散热---实用Flotherm热仿真培训教程》 - LEVEL水平线老师的《电池热管理》系列课程
新能源动力电池热管理设计入门23讲动力电池热管理CFD仿真进阶25讲-SCDM和STAR-CCM+在动力电池热仿真应用动力电池热管理及热流场仿真分析案例分析-基于Fluent热管理仿真分析储能风冷/液冷系统热管理设计策略与仿真-十二大专题电池储能热管理设计仿真入门进阶45讲 - 孤巷老师：icepak电子产品散热仿真从入门到进阶38讲
一套Icepak入门课程，讲解了Icepak软件的基本操作和常用工具栏、命令，用具体案例讲解软件功能的使用方法，以及仿真案例实操。 - 飞尘君：新能源汽车电池包热管理及热仿真分析案例应用解析
课程针对新能源电池包热管理、热分析讲解，从CAD导入到几何前处理、网格划分、边界条件定义、再到仿真过程讲解、工况分析，深入浅出。用到的软件是SCDM和Star-ccm+。 - 西门子直播推荐（免费）：Simcenter Amesim氢能系统仿真解决方案
介绍Amesim 软件在绿氢制备，加氢站，氢燃料电池系统仿真成功经验，涵盖架构设计优化，关键部件选型匹配,整机系统控制等工业应用。
五、一些非常经典的案例分享
非常有用的付费案例，收费，但是不贵，性价比特别高，很适合学习。
- 盒式自然散热产品散热设计和热仿真方法对于室内封闭的盒式自然散热产品，热量终归要全部通过外壳散失到空气中去。目前绝大多数电子产品，仍然采用自然散热设计。本文档以一个盒式设备为例，从需求分析，到中间各环节的散热方案改进做了详细阐述，并列示了这类产品热仿真设置关键注意事项。文档还论述了一种新型散热方案的巨大优势。
- Maxwell IcePak 双向耦合热分析Maxwell 和icepak的耦合仿真可以进行双向数据交换，实现双向耦合，例子虽然简单，但过程是完整的，有完整的逐步的步骤演示。
- 电磁铁运动和温升耦合仿真---Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真本实例是以一个动作器为例，完成了衔铁在电磁力的作用下的运动过程，获取其运动过程查看闭合时间，获取电磁力随时间变化的曲线。然后计算稳态闭合状态下的电磁铁功耗，后面使用Maxwell中的Icepak功能完成动作器的温升，获取相应的温度分布和流场分布。
- 基于FLoEFD的新能源水冷电机流固耦合散热仿真本教程基于市面已有的一款新能源物流车永磁同步驱动水冷电机，对其进行简单的散热流固耦合仿真分析。附件包含详细的step by step教程文件和step 3D 模型，可以为学习者提供指导。
六、重磅来袭！！楼主精心整理的热仿真学习资料（来源网络）
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- ICEPAK中文培训教程(总汇).pdf
包括Icepak的介绍、程序结构、软件功能讲解，包括15个热仿真案例讲解。
介绍非常详细，里面还有实例的详细讲解，手把手教会你，特别适合初学者。 - ICEPAK网格划分-中文版.pdf一个Icepak网格划分的ppt教程，包括网格划分步骤、网格类型、全局网格设置、Per-object网格设置、网格划分的优先级、Non-Conformal Meshing、查看网格、检查网格质量。
- Icepak高级培训教材.rarIcepak高级建模ppt教程，英文＋中文翻译，讲解了包括PCB、IC封装、散热器、接触热阻等常见产品的结构和仿真方法，最后还有PBGA模型、散热器选择、热点冷却器模型等仿真练习。
- ICEPAK在微电子水冷散热应用.pdf微电子散热模组流道设计与散热效能研究。
- Icepak封装热解决方案.pdfAnsys官方ppt，Ansys电子设备流动/热解决方案。
- icepak_应用分析-强迫风冷散热器.pdfFLUENT 第一届中国用户大会案例，《 应用 Icepak分析强迫风冷散热器》，本文所叙述的风冷散热器,总功率为500W,设计进风温度为50℃,要求冷板最高点温度≤85℃,由于条件较苛刻,因此对散热器设计提出了较高的要求。
- LED照明灯具的ICEPAK热分析-王明霞.pdf对LED照明灯具的散热问题进行探讨。通过模拟，探讨模型内的温度、速度和压力分布，以及背板的温度和压力云图，并提出有效的改进措施。
- ANSYS_Icepak_Users_Guide.pdfANSYS官方Icepak 用户手册，共1074页，非常好的学习资料（全英文预警）。
- ICEPAK_软件在真空环境电子设备热分析中的应用.pdf用ICEPAK软件对处于真空环境中的某电子设备进行了热分析，通过一个算例，主要介绍了ICEPAK计算这类问题的一些关键设置，并对计算结果进行了简单分析，计算结果和实验吻合的很好。
- FLOTHERM10.1软件使用高级详细培训教程.pdfFLOTHERM高级培训ppt，包括文件管理、网格划分、软件试用、收敛问题解决、FLO/MCAD的导入、优化模块的使用等。
- flotherm_CPU散热分析实例教程.doc邻友自制的CPU散热分析实例教程，适用于初学者。
- FLOTHERM XT在电子热设计方面的应用.pdf主要讲述FLOTHERM XT在电子热设计方面的应用、热设计重要环节的讲解、案例分析，值得一看。
- 投影仪热设计方面的问题-应用FloTHERM.pdf本文就此围绕投影仪的系统和局部的热控制技术，以热学理论知识为基础，以两个 投影机热设计的模拟分析为蓝本，阐明分析投影机的热设计、仿真模拟和测试方法，以 期达到令人满意的投影仪的热设计质量。
- flotherm使用总结.pdf总结了一些FLOEMC 应用中的一些技巧和需要注意的事项。
- ANSYS CFD在电机通风散热仿真及应用.pdf包括ANSYS CFD电机散热通风解决方案，以及应用案例。
- 利用Flotherm软件分析的光伏逆变器散热设计方法.pdf通过 Flotherm 软件对小功率光伏逆变器进行系统级热分析和多方案筛选，对比仿真数据与工程样机实测数据，验证了基于 Flotherm 分析的电力电子设备散热设计的可行性与可靠度。
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