作 者  |  王永康  仿真秀科普作者 

首 发  | 仿真秀（ID:fangzhenxiu2018）

在当前常见的各类工业产品中，器件的工作温度是影响其可靠性指标的一个重要因数。器件的工作温度与其可靠性之间存在一种可预测的关系，因此，为保证产品工作在允许温度的范围内，设计人员都要千方百计地提高散热效率、改善换热环境。

另外，随着超大规模集成电路的发展和组装密度的提高，使得单位体积容纳的热量越来越多，并且还要满足电磁兼容地要求；处于降噪条件下的产品要求必须拆除风扇，特别是对工作在恶劣环境中的产品要求其必须是全封闭的，这样使得产品的散热环境进一步恶化，因此设备的热仿真热设计在整个产品的设计中占有越来越重要的地位。

如今产品的设计已进入了面向并行工程CAD／CAE／CAM的时代，设计及评估人员都面临着掌握热仿真技术的极大挑战。

对引起设备失效的各类原因进行统计（资料来源：美国空军航空整体研究项目，US Air ForceAvionics Integrity Program），从中可以看出温度是影响元器件可靠性的主要因素。

另外，设备的运行实践表明：随温度的增加，元器件的失效率呈指数增长，这在不同程度上降低了设备的可靠性，如下图所示。

在产品开发过程中，引入ANSYS Icepak热流仿真技术能够加快产品开发周期、降低开发成本。在设备热分析中，通过模型建立、模型求解和结果后处理三方面能够分析单个元件、多芯片模块、散热器、PCB 板直至整个系统，因此，设计人员在系统设计阶段就可以进行设备的系统性综合分析和元件级的详细分析，以期解决如下问题：

1、对系统强制对流和自然对流冷却等几种方案进行综合比较；

2、优化系统内关键器件的位置；

3、设计风扇、通风口的位置尺寸；

4、确定单板与单板之间和系统内各个部件之间的空间大小；

5、优化散热器的形状和尺寸以最大限度地发挥其散热效率；

6、提高散热孔和散热片地热传递效率。

7、改善产品性能和可靠性；

8、加快产品上市时间；

9、减少设计反复次数；

10、快速获取研究参数，优化设计方案。

ANSYS Icepak19.2具有良好的CAD、EDA接口；具备非结构化、Mesher-HD多级网格等多种网格类型；具备非连续性网格、单体局部加密、定区域加密等多种网格处理方式；使用ANSYS Fluent求解器进行计算，具有优秀的后处理显示功能，可以输出图片、动画、表格、XYplot图等等；

因此当下的Icepak被广泛应用于航空航天、机车牵引、电力电子、光电子、医疗器械、电气、汽车电子、各类消费性电子产品等等；具体产品包括：通讯机柜、手机终端、笔记本电脑、LED、变频器、变流器、汽车电池包、电源机箱、IC封装、数据中心、光伏逆变器等;换热器、冷板、电子控制机箱、车载显示器等等各类工业品。

当下，在国家各类政策扶持下，各主车厂持续不断地对新能源电动汽车进行研发，在中国新能源电动汽车取得了长足的发展与进步，那么在新能源汽车的研发过程中，热仿真、热分析技术也处于极其重要的位置。主要设计的热仿真包括（不局限于）：

1、汽车车灯的热流计算

2、汽车前舱电器盒的热流仿真计算：

3、电机的热流仿真计算：

4、油冷器的热流仿真计算：

5、汽车水箱的热流仿真计算

6、电动汽车控制器的热流仿真计算

7、ECU控制器的热流仿真计算：

8、电驱动三电合一（电机控制器、电机、变速器）集成控制器热流仿真计算：（本应用技能已经制作视频课程，请关注王永康的系列课）

9、新能源汽车电池包热流仿真计算： 

以上是王永康老师在新能源汽车方面9个应用场景做的仿真分析计算云图，感兴趣的同学可以报名申请王老师的线下培训课（限10名）。报名请联系仿真小助手微信（yangzhua2018），或者在仿真秀公众号对话框回复  小助手 即可。培训时间和地点，关注我们后面的文章。

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1、学员可以掌握ANSYS Icepak热流仿真计算分析的工作流程、注意事项及必备技能：Icepak软件的基本操作和设置方法等等；

2、解决学员在ANSYS Icepak软件应用过程中遇到的难点和痛点；

3、通过学习，学员可以具备独立进行热流仿真计算的能力；

4、掌握ANSYS Icepak网格划分的技巧、方法及原则；

5、掌握ANSYS Icepak对新能源电动汽车控制器水冷热流仿真的方法及建议；

6、掌握ANSYS Icepak对强迫风冷机柜热流仿真的方法、步骤；

7、掌握ANSYS Icepak对PCB板热流仿真的不同方法、步骤；

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作者：王永康，仿真秀专栏作者

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