电子散热工具华山论剑：Icepak和Flotherm
1.Icepak整体功能简介
Icepak软件由ANSYS公司推出的专门为电子产品工程师定制开发的专业的电子热分析软件。借助Icepak的分析和优化结果，用户可以减少设计成本、提高产品的一次成功率、改善电子产品的性能、提高产品可靠性、缩短产品的上市时间。
Icepak软件提供了丰富的物理模型，如可以模拟自然对流、强迫对流和混合对流、热传导、热辐射、流-固的耦合换热、层流、湍流、稳态、非稳态等流动现象。另外，Icepak还提供了其它分析软件所不具备的许多功能，如模型真实的几何、真实的风机曲线、真实的物性参数等等。Icepak提供了其它分析软件包不具备的能力，它包括:精确的模拟非矩形设备、接触阻力、各向异性热传导率、非线形风扇曲线、散热设备、外部热交换器等。
Icepak可以解决各种不同尺度级别的散热问题:
环境级--机房、外太空等环境级的热分析 系统级--电子设备机箱、机柜以及方舱等系统级的热分析 板 级--PCB板级的热分析 元件级--电子模块、散热器、芯片封装的热分析。
特点1：快速几何建模
友好界面和操作--完全基于Windows风格的界面。依靠鼠标选取、定位以及改变定义对象的大小，使用鼠标拖拽方式，因而建模过程非常方便快捷;
基于对象建模--箱体、块、风扇、PCB板、通风口、自由开口、空调、板、壁面、管道、热源、阻尼、散热器、离心风机、各种封装件模型等，用户可以直接从Icepak的菜单调用现成的模型，无须从点、线、面开始建模;
各种形状的几何模型--六面体、棱柱、圆柱、同心圆柱、椭圆柱、椭球体，斜板、多边形板、方形或圆形板，在这些基本模型基础上可以构造出各种复杂形状的几何模型;
大量的模型库--材料库:包括各种气体、液体、固体以及金属与非金属材料库;风扇库:包括Delta, Elina, NMB, Nidec, Papst, EBM, SanyoDenki等厂家的风扇模型;封装库:各种BGA、QFP、FPBGA、TBGA封装模型，用户可以随时上网更新自己的模型库;用户还可以用已经创建好的模型建立自己的库;
ECAD/IDF输入--IDF(如Cadence, Mentor Graphics, Zuken, Synopsys等)格式的文件直接输入;
专用的CAD软件接口IcePro--IcePro可以直接导入CAD模型，如Assembly,Part, Iges, Step, Sat格式文件，并能自动转化为Icepak模型。适用的CAD软件有:Pro/E, UG, I-deas, Catia, Solidworks,Solidedge等。
特点2：强大的zoom-in功能
Icepak提供的zoom-in功能能够自动将上一级模型的计算结果传递到下一级模型，从系统级到板极，从板极到元件级，层层细化，大大提高工作效率。而且通过Profile文件在级与级之间传递非均匀分布的边界数据，确保了计算精度。使用鼠标进行拖放，操作非常简便。
特点3：先进的网格技术
具有自动化的非结构化网格生成能力。支持四面体、六面体以及混合网格，因而可以生成高质量的计算网格，并能完全保持几何边界形状。还提供了强大的网格检查功能，可以检查出质量较差(细长比、扭曲率、最小体积)的网格。另外，网格疏密可以由用户自行控制，如果需要，可对某个元件的网格进行加密，局部加密不会影响到其它区域和元件的网格。
非结构化的网格技术--可以逼近各种形状复杂的几何，大大减少网格数目，保持几何边界形状，提高计算精度;
非连续网格--在保持计算精度的基础上，可进一步减少网格数目，加快计算速度，提高工作效率;
四面体网格--不需要做任何几何上的简化和近似，可对形状极复杂的模型划分网格，从而保证求解精度;
混合网格--在形状复杂的区域生成四面体网格，其它区域生成六面体网格，减少网格数量的同时提高计算精度。
特点4：参数化和优化设计功能
布尔参量:可以通过设计变量来定义任何一个复选框――active、湍流、辐射、风扇失效等，对这些变量参数化，来控制这些复选框的状态。在参数化和优化设计中使用布尔参量可实现对某些复杂热控过程的仿真。如多种散热方案的参数化计算和优化设计;对风扇失效的验证比较等。
参数化设计:任意量都可设置成变量，通过变量的参数化控制来完成不同工况、不同结构、不同状态的统一计算，计算结果自动生成函数曲线，从而使模拟过程更加高效、智能和便捷。
1.流动和热参数:能够实现多工况的统一计算，如风扇风量、模块功率、过孔板的开孔率等;
2.结构参数:能在模拟中自动完成结构和几何的变化，如风扇位置、导风板角度;
3.状态参数:能够比较不同状态的计算结果，如辐射对计算的影响，多种散热方案的比较。
优化设计:通过对变量自动优化，获得热设计的最优方案。Icepak的优化算法使用的是经典的梯度算法，可以实现最大求解规模为50个基本设计变量、10个约束方程的优化计算;通过基本函数或者复合函数构筑一个目标函数来完成优化计算。这种算法的鲁棒性(Robustness)更强，使得优化设计过程更简单直观，算法的容错性更强，结果精度更高，计算速度更快。
特点5：丰富的物理模型
强迫对流、自然对流和混合对流模型 热传导模型、流体与固体耦合传热模型、 物体表面间的热辐射模型 层流、湍流，稳态及瞬态问题 多种流体介质问题(空气+水冷却等)
特点6：强大的解算功能
求解器--FLUENT，全球最强大的CFD(计算流体动力学)求解器
有限体积方法(Finite Volume Method), 结构化与非结构化网格的求解器
并行算法，能够实现任何操作系统下的网络并行运算
对HVAC系统进行设计和优化的难点在于风道结构复杂，流场结构复杂。可以通过Icepak软件的接口模块从Pro/E、Solidworks等CAD软件的模型自动完成复杂几何的建模;使用非结构化网格能对任意复杂的几何进行网格划分，得到完全保持边界形状的计算网格; Icepak能提供多种湍流模型(0方程模型，标准k-ε模型，RNG k-ε模型等)，使得复杂风道的边界层分离、回流等流场结构模拟的更加准确。
特点7：强大的可视化show功能
面向对象的、完全集成的后置处理环境
速度矢量图、等值面图、云图、等值面图、迹线图
图片输出格式有:posts, PPM, TIFF, GIF,JPEG和RGB
动画输出格式有:Avi, MPEG, Gif
计算结果可以输出到 I-deas, Patran,Nastran,Ansys等结构分析软件
2.Flotherm
Flotherm原是英国一家公司的电子散热仿真软件，1988年开发第一版，仅支持导热功能，2000后收购了流体分析模块，之后被美国三大EDA公司之一mentor公司收购，现在西门子下面的一个产品。经过多年的迭代发展，Flotherm实现从微纳米的芯片级、package级、板级到数据中心系统级仿真分析全覆盖，用户体验友好，建模极简洁，在世界电子散热领域市场占有率多年来保持首位（>60%）。
3.Icepak和Flotherm哪家强
Icepak本质来说就是为电子散热定制版的Fluent，Icepak的优势在于比Flotherm更善于处理复杂曲面建模和Ansys背后强大的多物理场软件包，曲面建模这块随着Flotherm进阶版FloEFD的推出，这一优势正在缩减。在帕坦卡看来，Icepak大而全，功力更深厚，因此更适合比较精细的科学研究，想发文章的用Icepak还是比较有说服力的。but实事求是的讲，Flotherm结构化局域正交网格内置并行多重网格技术带来极致的求解速度，甩基于非结构网格求解器的Icepak好几条街。对于电子散热设计的工程师来说，天下武功唯快不破对热分析来说同样适用，Flotherm虽不够面面俱到，但它的独门秘籍太有吸引力了，能尽早从繁琐的建模和计算等待时间中早点出来，是无法抗拒的。
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