几款主流热设计仿真软件纵横比

热仿真分析软件在物理、化学、化工、冶金、地质、建材、燃料、轻纺、食品、生物、芯片等多个行业领域发挥着重要作用，它们通过模拟和分析热传导、热对流和热辐射等热交换过程，帮助工程师优化产品设计，提高产品温度稳定性。

在方案阶段，热仿真分析软件能够从芯片级、板卡级、系统级、环境级模拟系统温度场分布，对热设计方案进行全面分析，从而判断热设计是否满足需求，缩短产品开发周期，降低产品开发成本。本文盘点几款主流热仿真分析软件。

应用领域

• 器件级：主要用于芯片封装的散热分析，确保芯片在高负载下的稳定运行。

• 板卡级：用于PCB板的热设计和散热模块的设计优化，提高电子设备的性能和可靠性。

• 系统级：涉及机箱、机柜等系统散热方案的选择及优化，以及散热器件的选型，确保整个系统的散热效率。

• 环境级：应用于机房、外太空等大环境的热分析，为复杂环境下的电子设备提供散热解决方案。

软件优点

• 多物理场耦合能力：能够同时考虑热传导、对流、辐射和传热介质的影响，提供综合性的热分析。

• 直观易用的界面：用户可以通过直观的界面对模型参数、边界条件和模拟步骤进行设置，同时可视化地观察和分析结果。

• 高效的求解器：配备高效的求解器，能够在合理的时间内处理复杂的热分析问题。

• 广泛的模型库和材料库：提供散热器、风扇、冷却液和热界面材料等丰富的模型和材料库，方便用户快速建立模型。

• 与CAD系统集成：能够与多种CAD系统进行无缝集成，如SolidWorks、CATIA和NX等，提高工作效率。

独特优势

• 采用专业的CFD软件Fluent作为求解器，结果可靠。

• 与各类CAD软件及EDA有良好接口，方便热设计分析。

• 包含丰富的 IC 封装库、散热器库、风机库、材料库等。

• 与ANSYS其他模块实现电、热、结构的多物理场耦合仿真。

• 集成在ANSYS Workbench下，易用的参数化和优化功能。

• 非结构化、贴体网格划分，对于曲面的网格处理能力较好。

应用领域

• 航天器与运载火箭热、推进、环境控制设计。

• 电子封装和组件设计。

• 发电系统设计。

• 涡轮机械。

• 替代能源系统和能源节约设计。

• 汽车与飞机发动机、冷却系统、燃料、润滑、空调和冷藏、水力系统等。

• HVAC（加热、通风、空调）和消防系统。

• 油气管路、流量控制、蒸气注入系统。

软件优点

• 全面性：SINDA/FLUINT是一个全面的有限差分集总参数工具，能够处理复杂系统的传热设计和流体流动分析，包括热辐射、传导、对流等多种热传递方式。

• 强大的求解能力：SINDA/FLUINT具有经过验证且强大的传热和流体分析功能，能够处理从几个节点到百万级节点的工程系统，且计算准确度高。

• 智能性和易用性：SINDA/FLUINT被公认为将软件设计的“智能性”发挥得最好的软件之一，能够自动完成尺寸和布局优化，支持在参数尚未完全确定前即可开始分析。

• 广泛的应用领域：SINDA/FLUINT在航空航天、电子、石化、发电、医疗和汽车等多个行业得到了广泛应用，证明了其在不同领域中的适用性和可靠性。

1. 高级设计模块：SINDA/FLUINT的高级设计模块支持目标寻求、多变量约束下的优化、实验数据自动修正和可靠性分析等功能，为工程设计提供了强大的决策支持。

2. 丰富的库函数和子模型：SINDA/FLUINT提供了大量的库函数支持，如恒温加热器、相变材料、数学工具等，以及用于建模常见设备和现象的用户调用例程。

独特优势

• 与 ICEPAK 相比，SINDA/FLUINT 突出的优势在于能够很好处理曲面几何，采用 fluent 求解器，集成在 ANSYS 中，能与 ANSYS 其他模块进行耦合分析。

• 与 FloEFD 相比，SINDA/FLUINT 是一个综合性的、通用的设计与分析工具，能处理更复杂的热/流体系统。

• 与 6Sigma 相比，SINDA/FLUINT 智能分析已经实现工程化应用，而 6Sigma 可能仍处在某些宣传阶段。

应用领域

• 航空航天领域：外气动特性分析、换热器设计、燃油喷射与空化模拟、座舱喷射器和管道设计、机翼气动特性分析、进气与喷流研究、电子设备油箱优化等。

• 电子设备散热：支持丰富的电子热分析功能，包括焦耳热、双热阻简化模型、热管简化模型、PCB生成器以及改善的风扇模型等。

• 暖通空调系统：模拟空气流动、污染物扩散以及建筑环境的热舒适性，从而确保室内环境的热舒适性和空气质量达到最佳状态。

• 燃烧仿真分析：定义了26种燃料，可视化燃烧产品质量分数，如一氧化碳、二氧化碳、氮气、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、水、残渣燃料和残余氧化剂等。

软件优点

• 无缝集成于CAD软件：高度工程化的通用流体传热分析软件，使用简单，集成于主流三维CAD软件中。

• 高效分析：分析准确率高且速度快，适合快速迭代和优化设计。

• 即时反馈：提供即时反馈能力，工程师可以在CAD界面中实时看到流场、温度分布等仿真结果，从而快速了解设计的影响，并做出即时决策。

独特优势

• 前期CFD仿真可缩短开发周期：使设计工程师能够在设计流程的前期进行仿真，此时识别和修复问题或探索改进更具成本效益。

• 运用对设计师友好的直观CFD界面：通过嵌入的CAD界面、引导式仿真设置和执行、智能自动化技术以及直观的结果查看方式，方便设计工程师进行仿真。

• 直接对原生CAD几何体执行CFD，并消除CFD开销：消除工具之间几何体转换的延迟，并克服为CFD分析准备CAD几何体的复杂性。

• 使用仿真驱动型设计–探索、比较和优化：利用参数化研究和设计探索功能，在可用时间内评估更多设计方案。

应用领域

• 消费电子：智能手机、平板电脑、显卡、可穿戴设备。

• LED照明。

• 服务器、控制器、机箱机柜。

• 航空航天。

• 兵器船舶。

• 汽车电子：ECU、电路控制器、风扇控制单元。

软件优点

• 高智能化和自动化：能够自动识别并应用网格规则，配置各种专有属性，大大简化了建模过程。提供了丰富的智能化模型对象库，如芯片、PCB、电源、散热器等。

• 自动化的网格生成功能，缩短了设置时间并保证生成最佳的网格分布，支持大规模网格计算。

• 准确性和高效性：具备精确的仿真能力，能够准确模拟电子设备在不同工况下的热性能。求解器准确、快速、高效、鲁棒性强，支持多核并行运算，大大提高了计算效率。

1. 全面的仿真功能：支持复杂的多层PCB设计、非均匀材料的热特性分析以及多种散热措施的仿真。能够处理不同元器件的功耗并模拟其热效应，帮助工程师优化散热设计。

2. 强大的可视化工具：提供了直观的用户界面和丰富的后处理显示方式，如温度、速度、压力、密度的云图，速度及热流的矢量图等。

3. 集成性和兼容性：支持导入各种三维建模软件和ECAD数据，如Pro/E、Solidworks、CATIA等，能够保留设计细节并将导入的CAD对象转换成智能化器件。

4. 创新功能：支持从主板概念设计到全系统设计的整合分析，为工程师提供了全面的热管理解决方案。

独特优势

• 引入了多级网格和浸入边界法处理曲面，实现智能网格划分和高效建模，容错率高。

• 在处理复杂曲面构和液冷产品仿真时具有优势，能够实现更精确的仿真结果。

• 建模快速高效，网格划分智能、容错率高，也非常适宜对电子产品进行热仿真。

应用领域

• 半导体设备、集成电路以及电子元器件。

• 航空航天和国防系统。

• 汽车和交通运输系统。

• 电信设备和网络系统。

• 工业制造与装备。

• 仪器仪表。

• 家电制造。

软件优点：

• 专注于电子热设计：作为全球第一款专门针对电子器件/设备热设计而开发的仿真软件，市场占有率高达80%。

• 多尺度建模能力：实现从元器件级、PCB板和模块级、系统整机级到环境级的热分析。

• 优化设计模块：提供优化设计模块，帮助用户改进散热设计。

• 丰富的后处理功能：包括动态渲染、自动统计和结果对比等功能，方便用户分析和优化结果。

独特优势

• 强大的CAD档案支援度

• 高效能的前处理介面

• 智慧型零件(Smartpart)支援建模与强大的内建资料库

• 可汇入分析资料PDML与PACK档

• 支援Pack所提供的2-resistor与Delphi模型

• 支援EDA电子电路设计档案

• 独特网格技术解决复杂几何的网格配置

• 简易操作的后处理与高品质的图像呈现

• 与 Icepak 相比，FloTHERM 占用的内存和 CPU 资源少，有大量智能部件可直接参数化建模，原厂商完成大量电子器件热模型方法的研发，还具有自动优化设计能力。

• 与 6SigmaET 相比，FloTHERM 在电子设备热分析方面更具专业性和针对性，市场占有率也较高。

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